地下室人防建筑的設(shè)計要點研究

何異

摘 要：科學合理的地下室人防建筑設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)對城市地下空間的充分利用，除具有節(jié)約城市面積、發(fā)揮節(jié)能減排效益的優(yōu)勢以外，還對提高城市軍事防備力量有積極作用。本文主要從地下室人防建筑設(shè)計的特點、原則以及要點等方面進行了重點闡述。

關(guān)鍵詞：建筑設(shè)計；地下室；人防

1 前言

地下室人防的主要作用是在危機事件中及時動員和組織群眾，實施安全防衛(wèi)，人防建筑作為戰(zhàn)時最為重要的基礎(chǔ)設(shè)施。而在和平時期人們經(jīng)常會在地下室設(shè)計人防建筑，以免受到突如其來的空襲傷害。在人防地下室的設(shè)計中，既要最大限度的對地下室不同部位的設(shè)計進行優(yōu)化之外，還要使地下空間的利用率達到最大化，以提高地下室的安全性以及穩(wěn)定性，從而使人們的生命安全以及正?；顒幽軌蛴兴Ｕ?。

2 地下室人防建筑設(shè)計的特點

第一，由于人防地下室的特殊作用，在設(shè)計時要考慮戰(zhàn)爭的用途，應(yīng)該考慮核武器或者普通武器爆炸等產(chǎn)生的荷載。一般來說爆炸產(chǎn)生的荷載的作用時間很短，往往都是一瞬間的事情，但是瞬間產(chǎn)生的荷載力卻很大，荷載力隨著時間的推移逐漸衰減。因此人防地下室相關(guān)構(gòu)件會受到爆炸等產(chǎn)生荷載的直接作用，而埋藏在土中的構(gòu)建物則將間接的承受土層傳遞力帶來的沖擊波影響。

第二，人防地下室在設(shè)計時要考慮平時和戰(zhàn)時兩種情況的荷載組合。在設(shè)計人防地下室各個構(gòu)件時，不僅要滿足戰(zhàn)爭時防爆的需要和保護要求，還要保證在和平時期的強度、舒適度和穩(wěn)定性。在設(shè)計時應(yīng)該考慮最不利的情形，對于和平時期和戰(zhàn)爭時期結(jié)合的地下室設(shè)計時，要同時滿足平時和戰(zhàn)時的使用要求，如果無法同時滿足就考慮采取平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施，能夠保證戰(zhàn)爭時期能夠迅速的完成地下室功能的轉(zhuǎn)換。

第三，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件在進行設(shè)計的過程中需根據(jù)彈塑性工作階段來設(shè)計。與此同時對于地下室人防的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)來說，如果處在屈服開裂狀態(tài)應(yīng)該說還是在正常狀態(tài)，而對于一些受彎的構(gòu)件，在屈服后一般出現(xiàn)大變形以后才會有坍塌現(xiàn)象，因此在設(shè)計時可以考慮構(gòu)件材料的塑性工作階段來提高構(gòu)件的承受力，也節(jié)約地下室人防的工程造價。

第四，地下室人防設(shè)計時可以適當?shù)奶岣卟牧系膹姸戎?。建筑材料的特性是加載速率越快，材料的強度值越高。如果在戰(zhàn)時武器爆炸對建筑構(gòu)件作用時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力是瞬間的作用，這與標準的力學靜載實驗比較的話要快很多，材料力學表現(xiàn)的是強度的提高。由于武器爆炸的荷載是偶然性的，所以相比靜載作用下的構(gòu)件安全度可以不用太高。人防結(jié)構(gòu)失效的概率在 5%到 8%之間。武器爆炸的荷載作用時，地基的承載力會有所提高，其安全系數(shù)可以取一個相對低值，因為瞬時的荷載一般不會造成地基失效從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞，因此設(shè)計地下室人防時可以不測算爆炸荷載作用下的地基承載力和變形情況。

3 地下室人防建筑設(shè)計的原則

第一，一般來說地下室人防的設(shè)計使用年限是 50年，如果地下室人防上部建筑的設(shè)計使用年限大于50年，則地下室人防的設(shè)計年限也要提高到與地上相同的年限。地上建筑尤其是高層建筑一般產(chǎn)權(quán)都是70年，因此地下室人防也應(yīng)該設(shè)計到70年，同時其結(jié)構(gòu)布置也要兼顧上部結(jié)構(gòu)的布置，地下室人防的承重墻、柱等也要和上部建筑結(jié)構(gòu)保持一致，這樣有利于整個建筑的受力，能夠?qū)⑸喜拷ㄖ氖芰νㄟ^地下室的承重柱等直接傳遞到地基。

第二，目前我國地下室人防工程都是采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，不能采用冷軋帶肋鋼筋、冷拉鋼筋等冷加工處理的鋼筋，如果地下室人防地勢低于地下水位以下或者有鹽堿腐蝕，則地下室人防外墻不能采用磚砌體。在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于構(gòu)件所受的空氣沖擊波會將其等效成靜力荷載，因此在計算配筋時可以將整個結(jié)構(gòu)拆分成若干的單個的構(gòu)件來計算。在常規(guī)武器或者爆炸產(chǎn)生的瞬時荷載作用下，要計算結(jié)構(gòu)承載力，無需計算結(jié)構(gòu)變形以及地基承載力和變形等。

第三，地下室人防受到武器爆炸荷載的作用可能是重復(fù)的，但是在地下室人防設(shè)計時不考慮這種重復(fù)作用，而是只考慮一次作用。一般乙類的地下室人防只考慮常規(guī)武器的爆炸作用，而對于甲類地下室人防則要考慮常規(guī)武器和核武器爆炸等最不利的情況，按照最不利的情況進行設(shè)計，不過在設(shè)計時不需要考慮兩種武器的疊加效果。

4 地下室人防建筑設(shè)計的要點

4.1 出入口設(shè)計

當戰(zhàn)時，城市遭到空襲，特別是核襲擊后，地面的建筑物將會嚴重的受損，嚴重時還會發(fā)生倒塌的情況，防空地下室的室內(nèi)出口和入口則會很容易受到堵塞。為此，為了盡可能的避免這一現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)將主出入口設(shè)計在室外出入口。但是，將主出入口設(shè)計在室外時，必須要確保地面上部結(jié)構(gòu)不會影響到室外出入口，所以在日常的工作中也應(yīng)注意對地面上部結(jié)構(gòu)進行高強度的安全防護的防倒塌設(shè)計，另外，如果主出入口位于斜坡之上時，還要重點考慮到所有經(jīng)過人防區(qū)域內(nèi)的側(cè)墻、頂板等結(jié)構(gòu)具備相關(guān)的防動力載荷、以及防核爆和防倒塌的設(shè)計。

4.2 合理規(guī)劃地下室人防區(qū)域

在對地下室進行人防建筑設(shè)計時，應(yīng)該將地下室的面積進行合理的規(guī)劃以確保人防區(qū)域的位置，并且還要結(jié)合安全性、經(jīng)濟性以及技術(shù)性等因素來進行綜合的衡量。然而在設(shè)計的過程中還要注意地下室空間的利用率以防止過多的設(shè)計人防區(qū)域。與此同時，各個人防區(qū)域還要實現(xiàn)相互獨立，這將在一定程度上縮減了容納的空間。為此只有合理的設(shè)計出入口數(shù)量并且盡可能的提高地下室人防建筑的安全性以及人群疏散的寬度才能在危機來臨時更好的確保人們的人身健康。

4.3 通風井設(shè)計

地下室人防建筑如果沒有設(shè)計專用的風口時，可以將人防進風井、建筑通風豎井和排風排煙井進行相互的結(jié)合設(shè)計使用，與此同時，還要具備相應(yīng)的防火、防水以及防倒塌的預(yù)防措施。而室外進風口則最宜設(shè)計在柴油機排煙口以及排風口的上風側(cè)，排風口和進風口的水平間距最好控制在10米之外，柴油機排煙口和進風口的水平間距則最好控制在15米之外。而處于倒塌范圍之外的室外進風口，其下緣和室外的平面高度的距離不能低于0.5米，相反，如果處于室外進風口之內(nèi)者，則兩者間的平面高度距離不能低于1米。

4.4 防護單元設(shè)計

地下室人防建筑應(yīng)盡可能使平時的防火分區(qū)能與戰(zhàn)時的防護分區(qū)協(xié)調(diào)一致，以減少臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換工作量，提高保障戰(zhàn)時使用的可靠性。最佳的結(jié)合就是一個防火分區(qū)內(nèi)設(shè)兩個防護單元，或一個防火分區(qū)即為一個防護單元。每個防護單元的內(nèi)部循環(huán)系統(tǒng)（送排風系統(tǒng)、上下水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等）都是獨立運行的，當某個防護單元遭到破壞時， 其它單元仍能良好運轉(zhuǎn)。同時，防護單元設(shè)計應(yīng)考慮到和口部墻體、混凝土防火墻之間的上下對應(yīng)關(guān)系，如果人防口部墻主要設(shè)計在地下室上層，下層的人防區(qū)域應(yīng)結(jié)合剪力墻支點設(shè)置位置，減少防護單元對于地下室日常使用的影響。

4.5 通風設(shè)計

當人防口部以及人防單元的位置被確定之后，人防戰(zhàn)時，通風則成為了人防地下室設(shè)計的主要內(nèi)容。人防工程內(nèi)部的空氣中將會通過超壓排風即從高壓氣流一側(cè)向低壓側(cè)進行流動，可以避免空氣滲入影響人防的內(nèi)部環(huán)境，避免外部有毒氣體滲透。人防地下室通風系統(tǒng)的設(shè)計，盡可能的配套使用清潔式濾毒的進風機以及通風設(shè)備，且采用不同型號的風機。在戰(zhàn)時如果敵人使用化學武器進行排放毒氣，清潔型過濾通風設(shè)備可有效濾除空氣中的有害成分和灰分。通風系統(tǒng)和排氣通風系統(tǒng)可以用來清潔，過濾和隔離三種方式，以保持地下室良好的內(nèi)部環(huán)境。

5 結(jié)束語

綜上所述，人防地下室的建筑設(shè)計不僅要考慮戰(zhàn)時人防功能的建筑設(shè)計問題，同時要考慮平時使用功能的設(shè)計問題，更加需要結(jié)構(gòu)和設(shè)備各個專業(yè)的密切配合與協(xié)調(diào)，才能夠完成一個項目科學、合理的設(shè)計。

參考文獻：

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