地下人防工程結構設計的特點分析

李 瀟

（江蘇浩森建筑設計有限公司，江蘇 常州 210012）

根據人防工程結構制定的相關規(guī)范來說，主要以人民防空法為依據，其中規(guī)定地下人防工程主要的目的是滿足國家國防的要求及需要，面對空軍襲擊或其他事故的發(fā)生時能夠極大地保護人民安全。倘若國家發(fā)生戰(zhàn)爭或自然災害時，地下人防工程是最主要的基礎建設，并且地下人防工程要肩負起國家的使命，能夠在戰(zhàn)爭中發(fā)揮最有力的作用，有效指揮戰(zhàn)爭和搶救人員的疏散秩序，在戰(zhàn)爭中起到極大的作用，因此，地下人防工程的建設是必要的。在對地下人防工程進行施工建設時，不僅要滿足實用性功能，同時還要滿足高效性功能，以下將對地下人防工程結構設計原則和問題進行探討。

1 地下人防工程結構設計的主要原則

因為地下人防工程發(fā)揮的功能和作用與普通建筑物不一樣，所以在對地下人防工程進行施工設計時要采用特殊的施工工藝和建設方式。實際上在對地下人防工程結構設計時，要依靠一些準則和原則來進行，尤其是對工程結構設計時，要嚴格依靠一定的結構設計原則和地下人防工程發(fā)展中的特點來進行科學合理的建設。針對地下人防結構設計原則來說，主要能夠分為以下幾點：

1.1 運用等效靜載的設計方式

通常來說，地下人防工程的設計需要考慮多種因素才能進行，地下人防工程設計師不但要考慮到核武器和常規(guī)武器的正常應用和荷載作用能力，還要在其結構設計的過程中觀察動荷載對整體結構產生的作用并進行分析。這就表明要運用等效靜荷載的設計方式，對地下人防工程進行建設和設計時，主要將動荷載對結構產生的效應看為對應的靜荷載，根據地下人防工程模擬的戰(zhàn)事發(fā)揮功能并進行專門化計算和分析，對其整體的結構形式和設計要點，拆分為多個分工程進行測算和預算[1]。

1.2 在應戰(zhàn)時對強度進行驗算

地下人防工程建設與普通住宅工程有較大不同，地下人防工程建設要考慮到武器的設定以及防摧毀的功能，在人防工程結構的實際設計中，還要考慮到整體結構的穩(wěn)定性和承載能力，按照相應的設計要求對地下人防工程進行構建，保證其各項指標和指數達到要求。并且在對工程進行設計過程中，要對不同位置的構件和組成進行規(guī)律性控制，保證其整體的相對穩(wěn)定性，另外還要對地下人防結構進行抗裂、抗變形的設計。

1.3 地下人防工程結構中各部位的抗力應相協(xié)調

地下人防工程結構中，各部分之間抗力應該相互協(xié)調，這是地下人防工程設計中的主要原則，也是指導性原則。因為地下人防工程中，各個部位所承受的荷載不同，所以每個部位受破壞形態(tài)和安全性能不一致，它們之間所承受抗力應相互協(xié)調的主要目的就是為了防控薄弱部位發(fā)生損壞，從而破壞整體的形態(tài)，導致整個地下人防工程的結構穩(wěn)定性受到破壞。其中具體主要包括為：地下人防工程出入口與主要結構之間的相互協(xié)調、主體部位與其他各個零碎部位之間的相互協(xié)調、口部防護設備與地下人防工程整體抗力相協(xié)調等[2]。

1.4 對墻柱承重結構的設計科學合理性

大多數企業(yè)都對墻柱承重結構具有復雜的設計規(guī)范性要求，因為墻柱常用結構對建筑整體起著極其重要的作用。在城市建設中，很多地下人防工程的表面承受著巨大荷載，這部分的荷載主要來源于地面上部的建筑物，因此，在對地下人防工程進行設計時，應該充分考慮到整體承載力的要求，在設計與建設中要保障地下防水工程中墻柱承重結構與地面建筑承重結構相一致，從而提升整體的穩(wěn)定性和承載能力。科學合理的設計墻柱承重結構能夠有效提升地下人防工程的承重能力，使地面建筑物與地下人防工程整體作用于地基，實現荷載的轉移，起到防護地下人防工程的作用。

1.5 強調地下人防工程節(jié)點構造設計

對于地下人防結構的設計來說，整體穩(wěn)定性是最關鍵的設計要求，也是防止結構發(fā)生破壞的關鍵點，地下人防結構的設計與普通建筑工程的結構設計具有一定差異，這主要體現在建筑延性的不同，地下人防工程結構對整體延性和整體性要求較高。這就要求注重地下人防工程節(jié)點構造設計，對每一個節(jié)點進行仔細的構造與設計能夠保證整體延性的提升，另外，在地下人防工程建設時要保障整體抗剪能力和抗彎能力，對于這些抗力要求比一般建筑物更復雜、更全面。這就要求設計人員在對地下人防結構進行設計時要按照相關規(guī)定和規(guī)范，對各個節(jié)點構造進行仔細設計，保障建筑物中各個節(jié)點都能夠符合設計要求[3]。

1.6 實現平戰(zhàn)結合的主體設計效果

雖然地下人防工程主要的建設目標是為了作戰(zhàn)防護應用，但其日常主要的狀態(tài)還是冷卻和平狀態(tài)，不在特殊時期就不會出現使用的狀況。雖然說地下人防工程能夠為人們進行實時的保護和預防的準備，但日常的平和期和閑置狀態(tài)會造成一定的磨損，而且會造成一定空間上的浪費，因此，在對地下人防工程結構進行設計時我們也考慮到這一點的利弊，于是就提出了平戰(zhàn)轉換設計。為了能夠滿足應戰(zhàn)時期和平和時期兩個設計要求，這種平戰(zhàn)轉換設計能夠保證地下人防建筑快速實現轉換，并且能夠便利高效地為人們提供幫助。

2 地下人防工程的結構設計特征

當前越來越注意城市國防現代化建設，地下人防工程項目建設的任務也隨之不斷增加。

但目前為止，我國的城市地下人防工程建設標準仍不完善，對于工程建設的結構設計負責人的要求不高，仍然有很多負責人還未接受過全面的人防知識學習培訓，這就導致了其建設的地下人防工程的施工質量難以得到保證。因此迫切需要提高地下人防工程設計負責人的專業(yè)水平，基于此，就必須對地下人防工程的整體結構特征進行一個全面合理的分析總結?？傮w來說，地下人防工程的結構特征大致分為下述幾個方面[4]。

2.1 做到平戰(zhàn)結合

顧名思義，平戰(zhàn)結合就是保證地下人防工程，無論是日常使用還是作為戰(zhàn)時堡壘使用都必須滿足使用要求。為了保證地下人防工程項目的施工質量以及建設安全，就要在工程設計時必須滿足這項基本要求，從而滿足人防工程的實際使用。在地下人防工程整體結構中出現的荷載主要為靜荷載，而如果戰(zhàn)爭發(fā)生，地下人防工程格擋爆炸產生的沖擊波等產生的荷載主要為動荷載。因此在進行地下人防工程的結構設計時，必須滿足平戰(zhàn)結合雙面使用要求[5]。

2.2 滿足彈性階段設計

目前，大部分城市地下人防工程的建筑材料為鋼筋混凝土。而混凝土構件在經歷塑形階段時，會吸收大量的能量，這些能量的吸收遠遠大于其在彈性工作階段時的吸收量。因此如果要充分地發(fā)揮建筑材料的實際作用就必須在人防工程進行施工前對其動荷載和靜荷載進行全面等效的分析。荷載分析方法就是采用科學合理的靜荷載實驗來確定人防工程在實際使用中所必須承受的荷載量，而人防工程在施工設計時，必須使得工程整體施工材料處于動荷載的情況下，來進行材料承受荷載量的分析記錄。最后需要對這些材料所承受的動荷載量和靜荷載量進行分析總結，并根據實際情況來調整材料荷載強度系數，進行彈性階段設計，以確保這些材料能夠滿足實際使用要求，這是地下人防工程設計階段特別基礎的一項設計點。

2.3 兼顧平時戰(zhàn)時共同使用要求

合格的地下人防工程必須兼顧平時以及戰(zhàn)時的共同使用要求。人防工程地下室在建設時也必須遵守平戰(zhàn)結合，在進行實際布置、通風和防水排水以及供電等方面的建設時，必須在滿足戰(zhàn)時需求這項基本條件的前提下保證其能夠發(fā)揮最大的經濟效益以及社會效益。平時使用要求整個地下工程各個地下室區(qū)域相互連接，并且為了方便實際使用工程，保證工程安全，必須設置多個地下室出入口。按戰(zhàn)時要求使用的防護性，這些出入洞口必須和室外聯(lián)通處進行封鎖。不同時期，不同的使用需求，就要求地下人防工程在進行結構設計時要采用專業(yè)合理的措施，從而保證工程在使用時能夠最快的實現平時通風到戰(zhàn)時封閉的快速轉換性，從而兼顧平時以及戰(zhàn)時的共同使用需求。

3 地下人防工程結構設計進行中存在的要點問題

3.1 綜合考慮地下人防工程結構設計與普通建筑物之間的差異

在對地下人防工程進行結構設計時，各部分結構構件界面的設計與內應力的要求都是必要考慮的，這也是地下人防工程進行結構設計的核心內容。能夠綜合分析和考慮地下人防工程結構設計與普通建筑之間的差異，是我們提升的關鍵，也是對地下人防工程結構設計的主要分析點。

從整體地下人防工程結構設計的程序上來看，主要能分為三個方面，包括有設計結構方案、內應力計算分析、結構截面整體設計，其中對于內應力分析來說，主體工作與普通建筑的結構設計相差不大。對于整體界面設計來說與普通建筑物結構設計方法也大致相同。主要存在的差異來源于對地下人防結構進行設計分析時要考慮各項抗力等級要求，對各項功能和作用的發(fā)揮要做好保障性工作?？傊?，在對地下人防工程結構設計時，要積極考慮其與其他建筑物之間的不同，綜合以往的設計經驗與地下人防工程結構的設計特點來分析并設計。從而來準確地對其進行設計，也有利于今后地下人防工程發(fā)揮功能和作用，準確地達到防護的實際要求。

3.2 注意地下人防工程中各項構件荷載的設計要求

對地下人防工程結構來說，主體結構主要為靜荷載。在和平時期為靜荷載，當發(fā)生戰(zhàn)爭時，主體靜荷載就會轉化為動荷載，從而進行防御功能和攻擊功能，這些荷載變?yōu)閯雍奢d的主體形式為沖擊荷載。然而，對于這些荷載的研究和設計來說，地下人防工程結構設計還存在對荷載的選擇問題，如何科學有效的選擇荷載在主體結構上能夠實現高效功能的轉化是我們面臨的主要挑戰(zhàn)和問題，對于這項難題的研究和探索也是我們首要的任務。在對荷載轉變問題及荷載的應用方式問題上，要注重主體結構各個構件荷載的設計要求，針對其發(fā)展特點，以及功能要求進行設計。第一步應該明確荷載的形式轉變，當發(fā)生爆炸時，動荷載就會轉化為等效靜荷載，根據荷載的形式狀態(tài)，按照材料以結構力學方式對荷載進行分析和計算，從而設計出一個科學合理的荷載狀態(tài)和數值。另外還能對整體工程進行結構分析，精準分析到每一個構件，有效解決荷載設計要求問題。

3.3 積極考慮與建筑功能相結合的設計要求

對人防工程進行結構設計時，要與整體建筑結構功能和作用要求結合起來，并且建立科學的計算模型，布置一個相對穩(wěn)定的結構主體，將地下人防工程中各個構建有效的組合起來，從而發(fā)揮出設計要求中的功能，為了使人防工程與建筑功能更加協(xié)調，還應該對各個構件設計參數進行合理性選擇，要考慮到各方面的科學性、合理性以及經濟性。確保地下人防工程中各個構件的承載能力符合要求，保障構建的牢固穩(wěn)定性，從而才能有利于發(fā)揮建筑物整體的功能，保障我國地下人防工程的防護水平與質量[6]。

4 結語

當前經濟水平不斷上升，人們的生產生活都發(fā)生了巨大的變化，每個行業(yè)中各項專業(yè)工程也在迅速地完善和更新中。對于地下人防工程來說已經發(fā)生了巨大的轉化和優(yōu)化，通過對地下人防工程結構設計特點的原則及特征分析，我們能看出地下人防工程結構設計已經由最初的復雜模式轉為高效模式，由傳統(tǒng)的建筑形式轉化為美觀堅固的建筑形式，更是在功能與作用上實現了良好實質的改變。為了使我國地下人防工程能夠更加體現出現代城市的理念，開辟出新的空間、新的理念，我們要不斷對地下人防工程綜合特點進行探討和分析，從而為今后的實驗與研究提供借鑒。