人防地下室设计的结构和防护措施探究

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摘 要：近年国际关系出现紧张，战争根源未消除，人防地下室作为国家防护工程的必要组成部分逐渐受到地方建设者的关注。本文简要对在人防设计过程中的人防地下室结构和防护措施进行探究，以供对人防工程设计中的问题交流和探讨。

关键词：人防地下室；结构；设计特点；防护措施

前 言

随着城市发展和充分利用建筑地下空间的需求，本着“长期坚持、平战结合、全面规划、重点建设”的建设原则，修建防空地下室。人防工程是人民防空事业的重要组成部分，同时兼顾城市防灾抗灾、包括防空袭的功能，特别是作为城市防空有着重要地位。随着经济水平的不断提高，人们对人防的建设要求也不断增加。

1 人防政策

国家和省确定的人民防空重点城市及县城新建民用建筑，必须按照下列规定修建防空地下室：

（一）十层以上（含十层）或者基础埋置深度三米以上（含三米）的民用建筑，以及人民防空重点城市的居民住宅楼（包括整体拆迁的居民住宅楼），按照地面首层建筑面积修建规定抗力等级的防空地下室；

（二）除第（一）项规定以外的其他民用建筑，地面总建筑面积在2000平方米以上的，按照地面建筑面积的确定比例修建规定抗力等级的防空地下室；

（三）开发区、工业园区、保税区和重要经济目标区除第（一）项规定以外的其他民用建筑，按照一次性规划地面总建筑面积的确定比例修建规定抗力等级的防空地下室。

前款第（二）、（三）项所指比例由城市人民政府按照国家规定统一确定。新建防空地下室的抗力等级和战时用途由县级以上人民防空主管部门按照国家有关规定确定。

2 人防地下室结构设计特点

由于人防地下室在战时的特殊要求（防核防空袭，密闭防护功能）方便战时隐蔽，其具体的工程要求也与常规工程大相径庭，无论是结构设计，还是排气通风以及电气规划等要求都非常严格，地下工程的建设规范要求也极其严苛复杂。防空地下室结构的设计的主要分为：顶板、外墙、底板等构件的主体结构设计；另外是安全出口防护构件设计，其中包括出入口的防护设备，主要的防护设计是防护密闭门的选择、门框墙、临空墙的计算、通道数据的计算等等，消波系统主要是防爆破活门的选择和扩散室（箱）的设计。

3 人防地下室构设计原则

人防地下室结构设计应本着以下原则：

（1）建筑的防空地下结构是整个建筑设计的一部分，结构需要满足两种不同状态下的使用情况，既能满足平时的使用要求，又能在战需的情况下投入战备运营，设计要求满足平时使用和战时不同情况下的荷载要求，根据其自身的控制条件来设计，符合多重承载条件。

（2）人防地下室结构要强度验算。在爆动荷载作用下结构构件变形达到极限，使用延性比来控制，确定各种构件允许延性比时，充分考虑变形的限制和防护密闭要求，那样就没必要对结构变形和裂缝进行单独的验算了。

（3）无论防空设施面对常规武器，还是核武器的摧毁，设计时要求只考虑收到一次作用力的后果。对于防空地下室结构，以可能受到最强烈的情况进行设计计算。

（4）防空地下室的结构设计，应根据防护要求着重加强设计要求，另外对受力情况分析，并对各个部位抗力相协调，避免设计控制标准不一导致内部建构自毁式降低建筑寿命，使其丧失防空地下室的防护作用。

4 人防工程防护措施

4.1 对地面冲击波防护

（1）人防工程的围护结构应具有足够的抗力，满足抗核爆动荷载和建筑物倒塌荷载的强度要求。

（2）战时出入口设置防护门或防护密闭门。

（3）战时通风口、电缆引进口、进排水口设置消波设施。

（4）专供平时使用的出入口、通风口和其它孔洞应临战封堵。

4.2 对常规武器的防护

（1）为了降低炸弹的命中率，提高人防工程的生存概率，需要控制主体的规模，对于较大的人防工程按照规定在主体内划分防护单元和抗爆单元。

（2）为了尽量提高出入口战时的可靠度，应满足：

每个防护单元出入口满足一定的数量（至少两个）

每个防护单元至少设置一个室外出入口

出入口要尽量分散配置

4.3 对生化武器的防护

（1）为使防空地下室内部形成一个完整的密闭区，人防工程应满足：①人防围护结构要满足密闭要求。②战时出入口设置密闭门。③通风口设置密闭阀门。

（2）战时在隔绝防护时间内，为了能给室内人员提供起码的生存条件，人防工程主体内部应具有足够的人员生存空间。

（3）在室外染毒情况下，能给室内人员提供必要的新风，在进风系统中设置滤毒通风设施。

（4）为在室外染毒条件下，使人员能够进出人防工程，在主要出入口设置防毒通道和洗消间（或简易洗消间）。

4.4 对早期核辐射的防护

早期核辐射、热辐射和城市火灾其性质虽然不同，但对这三种杀伤因素的防护可以采用相近的工程防护措施。

（1）围护结构要满足一定的厚度要求，必要时在顶板上方进行覆土，并进行复核验算。

（2）出入口通道设置90°的拐弯，并满足一定的通道长度要求。

5 人防地下室结构设计要点

为提升设计科学性，对人防地下室结构设计进行要点拆分，研究设计要求和设计方法。

5.1 人防口部设计

人防口部设计包括出入口通道内临空墙和门框的设计，防护密闭门和消波系统的设计，风井、开敞式通道等、隔墙等孔口其他构件的设计。

（1）临空墙应结合人防地下室特点按一般墙体计算模型算出内力、钢筋，相邻单元之间的隔墙也是如此。门框的设计应按悬臂梁计算，结合需要加设梁、柱来改善门框受力模式；

（2）国家对于人防地下室防护密闭门已经进行了系列化的规定和处理，应结合人防工程设计压力选择合适的防护密闭门种类。消波系统包括扩散室和防爆波活门组成，应依照规范的相应公式表格确定扩散室和防爆波活门各部件的尺寸；

（3）风井设计中只考虑土中压缩波的压力，而不考虑空气冲击波的作用，因为两者不会同时产生作用。开敞式通道设计中则只考虑静土侧的压力。

5.2 平站转换设计

人防地下室结构的设计要坚持“平站转换”的原则，战时可作为掩护和疏散群众的场所，这要求人防地下室结构要具有很强的荷载能力，很高的密闭性，因而在人防地下室结构设计中要缩小结构跨度、减少各种孔口。但和平时期人防地下室也要具有交通、商业等服务功能，上述设计原则不利于人防工程的平时使用。应本着转换简便、迅速、灵活，平展用途相近，一次设计两步实施，保证兼容性的原则进行结构设计。

5.3 人防荷载确定

人防荷载的确定有公式计算法和查规范表法两种途径。《人民防空地下室设计规范（GB50038-2005）》中以表格的形式列出了各类人防构件件常规武器爆炸均布等效静荷载值和核爆炸均布等效静荷载值，以便工程师选择，但是表格中所列出的荷载值都是在假设条件下计算出来的，因而应结合实际工程情况灵活运用，当现实条件不符合假设条件时应采用公式计算法来确定人防地下室结构荷载值。

6 总 结

人防地下室结构设计是一项复杂的工作，其影响因素多，涉及面广。人防地下室既要考虑战时要求，又要兼顾平时功能，这增加了其结构设计难度，在设计工作中应参考相关规范和指导，结合人防地下室具体施工条件和施工环境，选择最合适的设计方法。

参考文献

[1]GB50038-2005人民防空地下室设计规范.北京：中国建筑工业出版社，2005.

[2]曹继勇，张尚根.人民防空地下室结构设计.北京：中国计划出版社，2006.

[3]防空地下室结构设计手册.北京：中国建筑工业出版社，2008.