淺談建筑人防工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

李海峰

（太原市建筑設(shè)計(jì)研究院， 山西 太原 030002）

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展， 對建筑業(yè)的要求也隨之提高。 在建筑防空法中， 明確規(guī)定了在高層建筑和深層建筑物中必須設(shè)置人防工程。 各部門要順應(yīng)國家的方針， 大力推進(jìn)人防工程建設(shè)。 因此， 在目前的工程建設(shè)中， 人防工程建設(shè)是不可或缺的。在人防工程設(shè)計(jì)中， 設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況，對其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)， 以達(dá)到國家有關(guān)建筑規(guī)范的要求。

1 人防工程的概述

人民防空工程又稱人防工事， 是指為保證戰(zhàn)時人員、 物資掩蔽、 醫(yī)療救護(hù)和人民防空指揮而單獨(dú)建造的地下防御設(shè)施， 以及與地面建筑物相結(jié)合的防空地下室。 人防工程是防御敵軍突襲、 隱蔽人員、保障作戰(zhàn)潛能的重要設(shè)施， 是堅(jiān)守城市作戰(zhàn)、 長期支援反侵略斗爭直到取得勝利的工程保障。 人防工程是一種很好的避難所， 可以在此存放一些物資，以備不時之需。 從現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的角度來看， 目前正處于非戰(zhàn)爭時期， 社會與國家的首要目的是提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 但這并不意味著在建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，就能忽視人防工程的存在。 當(dāng)前， 對人防工程的一般分類方法有按抗力等級劃分， 可將工程直接稱作“某一級”； 根據(jù)戰(zhàn)爭的目的， 可以分為人員掩蔽、指揮通信、 醫(yī)院、 急救站、 車庫和物資倉庫等等；根據(jù)平日的使用， 可分為商場、 旅館、 游樂場和影劇院等； 按工程施工方法的不同， 可分為隧道工程、堆積工程、 坑道工程和挖掘工程[1]。

2 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

目前， 我國各大城市可供使用的土地資源十分緊缺， 都在積極尋求對地下空間的開發(fā)和利用。 通過對地下空間的合理開發(fā)， 不僅可以有效保障城市的防御性， 還可以通過對地下空間進(jìn)行綜合開發(fā)，提高城市的質(zhì)量和運(yùn)營效益。 人防地下室的設(shè)計(jì)應(yīng)從以下兩個方面進(jìn)行： 1） 設(shè)計(jì)頂板、 外墻設(shè)計(jì)等；2） 對門框墻設(shè)計(jì)、 防護(hù)單元隔墻設(shè)計(jì)、 臨空墻設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)。 在進(jìn)行人防地下室整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時， 既要兼顧戰(zhàn)時的負(fù)荷， 又要兼顧日常使用需求。 這意味著， 設(shè)計(jì)者所設(shè)計(jì)的人防地下室， 其結(jié)構(gòu)必須能夠經(jīng)受戰(zhàn)時的爆炸， 保障人員的人身安全， 同時還要保證其在和平年代的強(qiáng)度和剛性， 并且具有更好的舒適度和穩(wěn)定性。 因此， 設(shè)計(jì)者應(yīng)該在戰(zhàn)時最不利的環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)， 以保證在此期間的表現(xiàn)能夠達(dá)到有效的兼容性。 如果兩者不能相容， 設(shè)計(jì)人員可以采取“平戰(zhàn)” 的方式， 讓人防工程在戰(zhàn)爭中迅速更換。 建筑設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行人防地下室的設(shè)計(jì)時，應(yīng)做到戰(zhàn)爭用途， 特別是核武器和常規(guī)武器的爆炸破壞。 一般來說， 這種爆破的最大特征是沖擊力很大， 而且隨著時間的推移， 沖擊力會隨著時間的推移而逐漸減小[2]。 這要求設(shè)計(jì)者對人防地下室的頂板、 出入口、 外墻等結(jié)構(gòu)部件的爆炸荷載影響進(jìn)行分析。 在人防工程的設(shè)計(jì)中， 建筑設(shè)計(jì)人員也應(yīng)增加建材的價值。 根據(jù)有關(guān)資料的研究， 一般情況下，材料的加載速度越快， 其本身的強(qiáng)度也就越高。 在城市建筑受到攻擊的時候， 一般都是用毫秒來計(jì)算，也就是說， 建筑材料的性能是由強(qiáng)度來決定。

3 人防設(shè)計(jì)考慮因素

根據(jù)戰(zhàn)時的作用， 人防工程可劃分為五大類，包括指揮通信工程、 防空專業(yè)隊(duì)伍工程、 醫(yī)療救護(hù)工程、 人員掩蔽工程以及其他輔助工程。 目前， 根據(jù)各地方規(guī)定， 高層居民小區(qū)都需配建人防工程，在人防設(shè)計(jì)中首先根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求確定人防的建設(shè)規(guī)模及戰(zhàn)時功能， 其次合理的選擇人防區(qū)域， 其余則注意人防主體設(shè)計(jì)、 口部設(shè)計(jì)、 平站轉(zhuǎn)換措施等[3]。 在建設(shè)工程中， 設(shè)計(jì)單位要清楚地區(qū)分人防工區(qū)和非人防工區(qū)的不同， 人防工程應(yīng)該是一種“盒子” 型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)， 根據(jù)施工需要， 將其劃分為幾個保護(hù)單元， 并且滿足國家的等級標(biāo)準(zhǔn)。

4 當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)中人防工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1 判定人防工程的等級

在對人防工程進(jìn)行等級評定時， 有關(guān)設(shè)計(jì)單位必須參考當(dāng)?shù)氐牡乩砦恢茫?并參考當(dāng)?shù)氐木唧w情況，對項(xiàng)目實(shí)施過程中出現(xiàn)的各種問題進(jìn)行預(yù)測， 得出相應(yīng)的結(jié)論。 對于人防的標(biāo)準(zhǔn)， 如果是二等的避難所， 其防御等級應(yīng)該是核六級。 因此， 在進(jìn)行人防工程建設(shè)方案設(shè)計(jì)前， 應(yīng)事先明確其在戰(zhàn)時的功能。為了節(jié)約資源和投入， 有些單位為了節(jié)約資源， 將人防工程的抗性降低到了最低， 從而無法滿足人防的要求[4]。 同時， 如果發(fā)生了戰(zhàn)爭， 那些防御等級達(dá)不到要求的人防工程， 很可能會在戰(zhàn)時遭到空襲，導(dǎo)致戰(zhàn)略物資和設(shè)備受損， 甚至可能導(dǎo)致人員傷亡。因此， 人防工程設(shè)計(jì)者在履行自己的職責(zé)時， 必須嚴(yán)格遵循人防規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)， 使人防工程的實(shí)際應(yīng)用價值得到凸顯。

4.2 確保人防工程的實(shí)用性和多功能性

從現(xiàn)在角度來看， 目前正處于非戰(zhàn)爭時期， 社會與國家的首要目的是提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 但這并不意味著在建筑設(shè)計(jì)中， 就能忽視人防工程的存在。 因此， 設(shè)計(jì)者在進(jìn)行人防工程設(shè)計(jì)時， 要充分考慮戰(zhàn)時和平時功能的關(guān)系， 兼顧和平年代的使用功能和戰(zhàn)爭年代的防護(hù)功能， 即設(shè)計(jì)者必須嚴(yán)格遵循“平戰(zhàn)” 的原則。

4.3 恰當(dāng)劃分防護(hù)單元以及防爆單元

根據(jù)戰(zhàn)時的實(shí)際情況， 在這段時間內(nèi)， 人防工程可以抵御各種武器的襲擊， 保證人民的生命安全。究其主要原因是人防工程中防護(hù)系統(tǒng)及防爆系統(tǒng)，這兩個系統(tǒng)可以有效的防止建筑受到炮彈及核彈的直接傷害， 繼而可以保護(hù)人防內(nèi)的人員及物資[5]。所以， 設(shè)計(jì)者應(yīng)參考人防的設(shè)計(jì)規(guī)范， 合理地劃分防爆和防護(hù)單元， 以保證兩者之間的協(xié)調(diào)配合性。

5 當(dāng)代建筑設(shè)計(jì)中的人防工程設(shè)計(jì)內(nèi)容

5.1 入口設(shè)計(jì)

在人防工程中， 人防出入口設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)和施工的重點(diǎn)關(guān)注部位， 不僅要滿足人員、 車輛和設(shè)備的出入， 而且其類型、 數(shù)量、 防護(hù)設(shè)置等設(shè)計(jì)也是影響到防護(hù)性能的重要因素。 出入口分為主要出入口和次出入口。

主要出入口是指戰(zhàn)前、 戰(zhàn)時及戰(zhàn)后均要使用的出入口， 任何時候不允許堵塞， 為達(dá)到上述要求，在地面上建筑物坍塌區(qū)域的主要出入口應(yīng)設(shè)置防坍塌棚架， 或應(yīng)盡可能與地面建筑物保持一定距離，適當(dāng)選擇開闊平坦地段。 為了避免外界人員因外界污染而進(jìn)入人防地下室， 必須在各主要出口設(shè)置人員洗消設(shè)施， 包括防毒通道、 洗消間及相應(yīng)的通風(fēng)設(shè)備及給排水設(shè)施。 每個防護(hù)單元只設(shè)置一個主要出入口。

次要出入口是指僅供戰(zhàn)前人員疏散進(jìn)入人防工程使用， 戰(zhàn)時封堵， 戰(zhàn)時只能使用主要出入口。 次要出入口不需要設(shè)置防止被堵塞的防倒塌措施， 也不需考慮人員染毒后進(jìn)入人防地下室的洗消設(shè)施。次要出入口可根據(jù)需要設(shè)置多個口。

5.2 排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

二等人員掩蔽所需設(shè)清潔、 濾毒和隔絕式三種通風(fēng)方式， 排風(fēng)為超壓排風(fēng)。 二等人員掩蔽所進(jìn)風(fēng)系統(tǒng)由防爆波活門， 濾塵器， 手動密閉閥， 過濾吸收器， 送風(fēng)機(jī)等組成。 排風(fēng)系統(tǒng)戰(zhàn)時清潔式超壓排風(fēng)利用管路經(jīng)活門排出； 濾毒式超壓排風(fēng)自防毒通道兼簡易洗消間、 擴(kuò)散室、 防爆波活門排出。 設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)防毒通道時， 通道面積不宜過大， 因防毒通道不僅要滿足平時及戰(zhàn)時人員疏散要求， 而且要保證換氣次數(shù)每小時約40 次。 如果防毒通道過大，風(fēng)機(jī)的型號也會隨之增大， 濾毒罐數(shù)量增加， 成本增加[6]。

5.3 移動電站

在二等人員掩蔽所設(shè)計(jì)中， 人防建筑面積超過5000m2的情況下， 應(yīng)在建筑物內(nèi)安裝一座柴油發(fā)電廠， 其容量不能超過120kW， 可在120kW 以上的建筑內(nèi)安裝兩座或一座固定電站。 移動電站一般宜設(shè)置在工程有坡道的出入口附近， 設(shè)有獨(dú)立的進(jìn)風(fēng)、排風(fēng)、 排煙系統(tǒng)。 但不作為獨(dú)立的防護(hù)單元， 應(yīng)是防護(hù)單元的一部分[7]。

移動電站由儲油間、 發(fā)電機(jī)房、 排風(fēng)擴(kuò)散室、進(jìn)風(fēng)擴(kuò)散室、 排風(fēng)、 排煙豎井和排煙活門室等組成，設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)時需注意電站進(jìn)風(fēng)口與排煙口水平距離不宜小于15m， 或高差不宜小于6m。 移動電站宜與人員掩蔽所相結(jié)合， 兩者之間設(shè)防毒通道連接。移動電站由于不能設(shè)置防毒通道（沒有過濾毒素），故不能將移動電站與物資倉庫結(jié)合起來。 污染時，機(jī)組操作人員、 管理人員、 操作人員不得洗消， 無法進(jìn)入主要清潔區(qū)。

5.4 平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換

在人防工程的設(shè)計(jì)中， 平戰(zhàn)功能的轉(zhuǎn)化十分關(guān)鍵。 設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行人防工程設(shè)計(jì)時， 應(yīng)充分考慮戰(zhàn)時和平時的功能， 并采取相應(yīng)的設(shè)計(jì)措施， 迅速實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換。 平站轉(zhuǎn)換大概分為三個階段： 早期轉(zhuǎn)換、 臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換、 緊急轉(zhuǎn)換。

早期轉(zhuǎn)換階段工作內(nèi)容： 1） 做好人防工程場地清理和利用功能的轉(zhuǎn)化； 2） 完成材料、 設(shè)備和結(jié)構(gòu)的加工和裝配， 并進(jìn)行墻壁和管道的密封； 3） 做好人防設(shè)備維護(hù)和相關(guān)工作。 執(zhí)行期限為30d。

臨戰(zhàn)轉(zhuǎn)換階段工作內(nèi)容： 1） 人防工程日常利用的入口和其他孔口進(jìn)行封閉； 防爆隔離層的施工；2） 戰(zhàn)時各保護(hù)單位均設(shè)有獨(dú)立的排氣扇； 3） 通過保護(hù)裝置的隔離墻壁或地板的給排水管道、 電纜等管道的隔離設(shè)施安裝， 防爆地漏的清除； 4） 洗消、熱水、 洗滌器、 鋼制水箱的裝配； 5） 干廁所必須砌筑墻壁和安裝清潔用品。 執(zhí)行期限為15d。

緊急轉(zhuǎn)換階段工作內(nèi)容： 1） 防護(hù)單元隔墻平常通行連通口、 通風(fēng)豎井及通風(fēng)管道穿壁孔豎向封閉；2） 戰(zhàn)時未使用的電氣設(shè)備、 電線、 電纜等接地。 執(zhí)行期限為3d。

5.5 主體設(shè)計(jì)

在建設(shè)工程中， 一般將地下室劃分為戰(zhàn)時和非戰(zhàn)時的地下室。 因此， 在地下室設(shè)計(jì)時， 必須遵循戰(zhàn)時和非戰(zhàn)時相結(jié)合的原則。 明確地下室的功能等級， 確定是否有防化要求， 了解其建筑結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。同時， 在設(shè)計(jì)中， 要合理地劃分出防護(hù)區(qū)和非防護(hù)區(qū)， 并設(shè)立病毒感染區(qū)， 再設(shè)置隔離保護(hù)裝置和防爆裝置等。 而且， 每一個防御單元都有自動防御系統(tǒng)， 在戰(zhàn)斗開始的時候， 會在兩個防御單元之間形成一個堅(jiān)固的防御體系。 人防工程防空地下室頂板、臨空墻以及底板都需要滿足最小防護(hù)厚度的標(biāo)準(zhǔn)，且滿足實(shí)際需求。

6 工程防護(hù)措施

6.1 常規(guī)武器的防護(hù)

常規(guī)武器就是用炸藥和燃燒劑作為填充物， 當(dāng)炸藥被點(diǎn)燃的時候， 就會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)， 從而消滅敵人。 人防工程可以有效防御常規(guī)武器， 比如航空炸彈， 就是一種常規(guī)武器。 根據(jù)炸彈造成的破壞程度不同， 可以劃分為： 普通炸藥、 混凝土炸藥、 穿甲彈、 穿甲彈。 人防工程僅考慮防普通爆破。 普通炸藥是利用其內(nèi)部炸藥的爆炸作用， 對建筑物造成傷害和破壞。 如果是常規(guī)武器直接命中， 又不會造成局部崩塌的工程， 那么直接保護(hù)結(jié)構(gòu)， 就需要大量的結(jié)構(gòu)厚度。 比如普通的750lb 炸藥， 需要的鋼筋混凝土厚度是2.0 ～2.5m， 而常規(guī)武器的口徑越大， 需要的厚度就越大。 所以， 在高級別的工程中， 應(yīng)采取分層式結(jié)構(gòu)， 即在建筑物上加一層掩體， 或在巖體中設(shè)置隧道和埋設(shè)結(jié)構(gòu)， 使其在一定范圍內(nèi)發(fā)生爆炸， 而不會接近工程結(jié)構(gòu)或建筑內(nèi)部[8]。

6.2 核武器的防護(hù)

人防工程主要考慮核武空中爆炸， 一般不會考慮對人防工程的直接沖擊。 而核彈的殺傷力， 正是來自空氣中的震蕩。 人防工程結(jié)構(gòu)及其口部部件的設(shè)計(jì)， 應(yīng)根據(jù)大氣沖擊波和土壤中的壓力波的動力作用而進(jìn)行， 如出入口防護(hù)門、 通風(fēng)口懸板、 防護(hù)蓋板、 進(jìn)排水系統(tǒng)、 電力通訊管道防爆密封裝置等，必須具備充分的抗力， 以保證各種消波設(shè)施所造成的沖擊余壓小于容許值[9]。 進(jìn)出通道暴露的地面必須設(shè)計(jì)成容易損壞的輕型結(jié)構(gòu)， 并應(yīng)有兩個或多個進(jìn)出通道， 保證一定的方向和間距， 從而降低在同一時間內(nèi)發(fā)生損壞的概率。 直通地面的施工入口和通風(fēng)孔， 必須避免與地面建筑坍塌區(qū)域接觸， 或安裝可抵御核爆和坍塌破壞的棚架。 防倒塌棚的防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)該選用在沖擊波中容易破碎的輕型材料， 不然會造成出口的堵塞。

6.3 生化武器及放射性沾染的防護(hù)

人防圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)能充分滿足密封性的要求， 一般的建筑主體以鋼筋混凝土為主， 并進(jìn)行整體澆筑。在戰(zhàn)場上， 可以保證人生存， 也可以保障人們的生活。 在新風(fēng)系統(tǒng)中， 過濾和通風(fēng)設(shè)施也會有密封的閥門。 在戰(zhàn)斗時， 主要的入口和出口都有密封的門、通風(fēng)設(shè)備、 簡單的防毒室、 洗漱間， 次要的出入口都要有密封的門和密道[10]。

7 結(jié)語

綜上所述， 在當(dāng)前的建筑設(shè)計(jì)中， 人防工程是不可或缺的一部分， 對整個建筑有著舉足輕重的作用。 因此， 有關(guān)部門在實(shí)施人防工程時， 既要確保其具有戰(zhàn)時的防災(zāi)能力， 又要具有和平時的實(shí)用性，還要考慮到現(xiàn)代建筑的戰(zhàn)備、 資金、 社會效益。 因此， 在現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中， 對人防工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行深入地探討十分必要。