人防工程結構設計的關鍵點探析

李海燕

（山東省人民防空建筑設計院有限責任公司，山東 濟南 250000）

1 人防工程概述

1.1 人防工程的基本概念

人防工程的主要功能在于戰(zhàn)時保護人員、物資、開展醫(yī)療救護工作等，是一種修建在地下的防護工程。在我國經濟發(fā)展形勢下，工程建筑領域迎來了巨大的發(fā)展機會。人防工程位于在建筑物的地下部分，會直接影響建筑物的結構安全和工程質量。隨著我國城鎮(zhèn)化進程的快速推進，帶動了建筑行業(yè)的發(fā)展，人們在人防工程設計方面的標準也不斷提高。依據建筑設計，將人防工程設計分成人防區(qū)和非人防區(qū)。人防工程面積、防護級別、防護級別、戰(zhàn)時功能設計依據由主管部門出具設計任務書[1]。

1.2 人防工程的發(fā)展史

20 世紀 60 年代末、70 年代初，各單位、街道居民在房屋下開挖洞，爾后相互連通，形成了四通八達的地道網。但是這一時期工程由于缺少統(tǒng)一規(guī)劃，缺乏經驗，加上技術力量不足，而且質量較差。伴隨著時代的發(fā)展，人防工程也開始慢慢規(guī)范化、專業(yè)化、科學化。不少人防工程做到了品質高、面積大、效益好平戰(zhàn)結合工程。很多大中型人防工程成為城市建設的重點工程，局部地區(qū)城市的地下商場、大型商場、地下倉庫、地下停車場等給大家的日常生活提供了各種選擇，豐富了城市日常生活，帶來了較好的社會效益，促進了經濟發(fā)展。

1.3 人防工程與地下空間開發(fā)設計相結合

在城市開發(fā)設計修建中，全面綜合運用地下空間，使人防工程不但把戰(zhàn)爭時作為安全防護場所，而且在和平時期也可以為滿足日常使用。在建設過程中合理的利用地下資源環(huán)境，為人們創(chuàng)造良好的居住和休閑場所，隨著地鐵和地下商場等不斷的建設和發(fā)展，對我國城市的環(huán)境帶來了一定的改善，既保證了城市交通的舒暢，也為地面環(huán)境和資源保護提供了條件。城市地下空間的綜合開發(fā)和利用是一個城市可持續(xù)發(fā)展的必備條件，在地下空間的開發(fā)利用過程中，合理的兼顧人防功能，使地下空間得到合理的利用，促進城市長期穩(wěn)定健康發(fā)展[2]。

2 人防工程設計原則

人防工程的制定要徹底達到“長期性整體規(guī)劃、加強重點地區(qū)基本建設、和平時期與戰(zhàn)爭時期緊密結合”的規(guī)定，堅持不懈融合防空基本建設、經濟社會發(fā)展、城市基本建設的標準。針對人防工程的建設選址、結合戰(zhàn)爭時期和和平時期的不同操作方法，務必達到城市防空建設工程的標準。在和平時期，還需要考慮到城市生產制造和生活服務的要求、人的全面發(fā)展的結構性規(guī)定、其自然環(huán)境、地域特點、住宅建筑規(guī)范及其從和平時期到戰(zhàn)爭時期的銜接問題。在人防工程的設計中，人防工程的組成主要包含工程主體、工程口部，工程口部是防護工程主體與地表面連接部分，是防護工程戰(zhàn)時防護關鍵環(huán)節(jié)，也是防護工程設計的重點和難點?？诓恐饕譃槿藛T、設備出口和進排風、排煙口，以及其他各種相關設備與地面的連接部分，如集水井、防爆波電纜井等。對人防工程進行結構設計時應注意以下4點：①對常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載，設計時均按一次作用；②只進行承載力的驗算，不必驗算結構構件的變形和裂縫；③注意各部位的抗力協(xié)調，避免因設計控制標準不一致而導致結構的局部破壞，失去整個防護建筑的作用；④重視構造要求，人防設計的許多構造要求與一般的建筑設計不同，要求更為嚴格，應充分爆炸結構的延性[3]。

3 人防工程的結構類型選擇

3.1 結構種類

人防工程按構筑形式可以分為地道工程、坑道工程、堆積式工程和掘開式工程；按施工方法分為暗挖式和掘開式。

3.2 結構系統(tǒng)

結構系統(tǒng)要挑選選用受力清晰、簡易的結構，其一致性和擴展性也需要充足好，既要滿足平時正常使用的要求，又要滿足戰(zhàn)時功能的要求。人防工程的結構類型主要有框架結構、無梁樓蓋、密肋樓蓋和板柱結構等，通道和出入口安全通道通常應用方形架構結構[4]。

4 人防工程結構設計的關鍵點

人防工程結構設計要在結構設計方案階段確保結構選型合理。人防工程結構設計應在建筑方案基礎上保證人防工程梁或板下有足夠的凈高，滿足設備專業(yè)給排水、暖氣和電氣管道的排布要求。人防工程項目結構設計中的重點是選擇合理的結構形式，人防工程結構設計的主要內容包括人防等效靜荷載取值、結構構件的截面選擇、結構軟件分析計算、施工圖[5]。

4.1 人防平面結構的設計工作

建筑平面中結構設計是人防區(qū)設計的重點，結構設計依據建筑每個防護單元抗力級別進行人防荷載的取值。平面圖中要注明人防的戰(zhàn)時功能、防化級別、防護級別和口部。對平面圖中人防外墻、臨空墻、隔墻和門框墻計算，根據計算選擇合理的截面尺寸并編號定位，人防區(qū)框架柱通過結構軟件選擇合理的截面尺寸和混凝土強度等級。

4.2 人防工程結構的計算

人防工程結構設計講究平戰(zhàn)結合，既要滿足平時的使用功能，也要為戰(zhàn)時的人員、設備掩護做保障。在設計頂板時，首先要確定人防荷載，建好模型，輸入相關荷載和參數。底板計設計時，首先要區(qū)分單建和附建兩中情況，單建地下室要考慮抗浮，適當的增加覆土或底板厚度、打抗浮樁或錨桿等。墻體設計中，人防最主要的是口部設計，建筑上的密閉通道、簡洗間、擴散室等，對于結構則主要是區(qū)分外墻、臨空墻、隔墻和內墻等，在區(qū)分的基礎上做相應的配筋。外墻一般為人防荷載控制，臨空墻和隔墻可以根據人防級別作相應計算，要注意區(qū)分人防區(qū)和非人防區(qū)，內墻一般都為構造配筋?？诓刻庨T框墻配筋時，首先要區(qū)分是否為第一道門，即直接承受沖擊波荷載的防護密閉門，配筋要適當加強。人防出入口（樓梯、坡道），首先要區(qū)分是戰(zhàn)時主要出入口還是次要出入口，主要出入指的是戰(zhàn)時有人員進出的口部，樓梯或坡道頂底板要考慮人防荷載適當加強。

在具體工程結構設計中，通過建模計算，全方位詳細的人防結構設計方式、人防墻計算和人防口計算為人防構件，人防墻計算有4 種不一樣的力計算方式，詳細情況如表1 所示。

表1 不同墻體的使用范圍

在 FWQ、FQ1、FQ3 的設計中，按豎向板的方式，通過軟件建立模型計算，箍筋豎直分布范圍在外界，在FQ2 設計中，按照平面板的方式。FQ3 頂端部位有可以視作墻固定不動支撐點的單面板。在人防工程項目結構設計全過程中，應留意下述一些層面。最先，在人防墻體設計過程中，在負載計算和較大負載狀況下所需的副筋數。次之，將人防設計方案計算載荷和人防等效電路載荷項目數指數視作1.0。再者，在人防工程項目結構設計層面，混凝土和鋼筋系數要按一定合適的比例進行調節(jié)。最終，針對人防構件橫截面，務必達到建筑鋼筋結構設計的有關規(guī)定。

4.3 人防構造要求

人防構造構件的設計十分關鍵，在開展人防構造構件計算時，和非人防構造構件設計方案通常有較大差別。我們在設計過程中，要特別注意一下層面。根據工程埋深確定防水混凝土的抗?jié)B設計等級；人防工程頂板最小結構厚度為200mm；除此之外，還需留意鋼筋保護層；同時注意建筑鋼筋長短和曲軸長短；對混泥土墻、面、門等尺寸要符合實際使用需求。門洞四周的部位需要設置加強斜筋，后澆帶不應穿人防口部和人防門。

4.4 人防工程項目墻面合理布局

人防工程項目的墻布局最先區(qū)別人防區(qū)和非人防區(qū)，隨后明確人防墻體、人防墻、人防架構墻、人防人工墻等。人防墻構造的箍筋計算是人防工程項目的關鍵構成部分，箍筋計算關鍵根據以下3 個方面：①依據不一樣的進出口方式，承擔臨空墻載荷。進出口是房間內進出口、戶外立井、室內樓梯、過道進出口、戶外直通、單邊進出口。②一般來說，人防工墻計算實體模型在頂端比墻厚時，頂部為單面，上端板薄厚比墻厚時，頂端獲得簡易支撐點。③人防工程項目墻體一般選用土水分散化的凈土壓力計算。

4.5 人防工程結構計方案規(guī)定

和非人防工程項目相比，人防工程項目設計規(guī)定非常嚴苛。在人防構件計算中有5 個方面尤其要留意：①人防工程項目要考慮到平戰(zhàn)結合，人防工程項目的頂底板、墻體要按照平常載荷的功效計算裂縫，依據平時和戰(zhàn)時載荷的功效計算的配筋和截面值取大值。②根據規(guī)范要求，混凝土強度等級C35 構件最小配筋率為0.25%，混凝土等級為C40 及以上構件的最小配筋率為0.30%。③人防工程項目密閉性規(guī)定高，要留意地下的抗?jié)B設計等級，注意符合要求。④甲類人防工程頂板防護厚度有最小防護厚度要求，用于防護早起核輻射要求。⑤人防工程縱向受力鋼筋的錨固和連接接頭，是一般混凝土結構鋼筋的錨固長度1.05 倍。

4.6 人防工程施工方法

人防工程中較常用的裝修施工方式一般有明挖法、逆作法（又稱蓋挖法）、暗挖法（也稱之為礦山法）。明挖法是非常廣泛的作業(yè)方法，隧道施工式和礦坑式人防工程項目的暗挖法較多。可是，近些年，很多單兵人防工程項目都坐落于大城市繁榮區(qū)域的城市地下空間，如何在短期內迅速修復路面，降低對交通出行的影響，一般都能夠用逆作法施工基本建設來更好地解決這一問題。逆作法工程施工在設計要融合工程施工方法完成設計方案。

具體采用的施工方法通常遵循以下4 點：

（1）一般選用無梁樓蓋結構形式。

（2）由于先工程施工房頂，再挖木工板下的土，隨后工程施工墻體，因此這時要考慮到承受力情況，將現澆板邊沿設計方案成懸架構件。

（3）地下有雙層人防工程項目。因為臨時性支撐點不可以再承擔行為主體承擔出來的載荷，因此一般要選用浦柱的豎直支撐點方式，在結構設計時提升板柱連接點上的環(huán)梁設計方案。因為樁的緣故，降低了板鋼和底盤根據柱橫截面正中間的建筑鋼筋的影響。

（4）因為趕工期，沉降后澆帶預留的時間長，一般設定膨脹加強來提升混凝土的抗裂、抗?jié)B等級工作能力。

5 人防工程設計質量控制

5.1 創(chuàng)建和健全人防工程設計質量體系管理

建立人防工程設計質量管理體系，可以靈活運用人防工程設計的市場競爭作用?，F階段社會經濟發(fā)展迅速，但是相應的人防工程建設行業(yè)卻沒有太多相應的政策法規(guī)進行管束，導致人防工程設計行業(yè)質量良莠不齊，嚴重影響了人防工程設計行業(yè)的良性發(fā)展。因此，我們要進一步健全人防工程設計質量管理體系。在進行人防工程設計中挑選設計合理、有良好企業(yè)信譽的人防設計單位。同時健全相關政策法規(guī)，讓人防工程設計有法可依。

5.2 健全人防救援企業(yè)內部結構質量管理模式

搞好人防工程設計質量管理方面，必須不斷完善內部管理模式，那樣能夠確保人防工程設計的質量。一方面，要依據規(guī)范化和精確性標準完成數據信息精確測量，在具體設計工作上牽涉到高精度的設備時，必須開展數據驗證和核查，以確保數據信息的精確性和實效性。另一方面，要健全質量體系管理，在結構設計全過程中完成科學合理設計方案，執(zhí)行義務監(jiān)督制度，確保內控制度高效率可靠地開展。

5.3 對員工的能力培養(yǎng)

為了更好地使人防工程設計高效率開展，還務必加強人力資源管理方法、結構設計師的總體水準。結構設計師在設計方案方面，不但要提升工作人員的操作規(guī)范，還要融合結構設計內容，制定人員管理方案，按照有關標準和規(guī)章開展設計工作，提高人防工程設計行業(yè)水準。

6 結語

如今，各國關系日趨復雜，雖然和平與發(fā)展是當今時代的主題，然而霸權主義強權政治、局部沖突與動蕩仍存。因此，我們要毫不動搖地維護“和平年代提高警惕”基本建設標準，和平年代人防工程項目建設不能懈怠，要對人民生命財產安全負責。人防地下結構設計可以承擔防止常規(guī)武器發(fā)生爆炸和核彈爆炸的損害的功能。與此同時，應充分考慮人防工程在和平與戰(zhàn)爭年代功能上的變換，提高人防工程結構設計整體水平，促進我國建筑行業(yè)整體水平的發(fā)展。