成层式防护结构,是人防工程对抗武器打击作用所采用的工程防护形式,通常由伪装层、遮弹层、分散层、支撑结构构成。因其具有良好的抗常规武器和核武器作用的性能,在人防工程中得到广泛的应用。基于防护效能设计人防工程的理念认为,工程各类防护措施在功能上相互独立发挥作用。成层式防护结构是人防工程的重要防线,若工程在该方面上的效能有所提高,对工程生存能力的提高将具有积极作用。武器对人防工程的破坏主要是通过爆炸冲击的方式造成的,武器装药爆炸产生的荷载,是地下人防工程的主要设计荷载,在成层式防护结构中增加缓冲层的目的在于减少最终作用于工程上的荷载,起到耗能减荷的作用。本文中的缓冲层分为空气缓冲层与聚乙烯类材料缓冲层。以空气为缓冲层主要是从两方面考虑,第一是空气对冲击波的衰减作用,第二是可对空气缓冲层形成的地下空间加以利用。以聚乙烯类材料为缓冲层主要因其密度小、重量轻,变形恢复能力好,并可有效隔断热量传递和水汽渗透等特性考虑,适合在地下环境中使用,能够减少工程的红外征候暴露,利于工程的伪装。本文在关于人防工程与成层式防护结构已有的研究基础上,阐述了爆炸冲击对人防工程的作用,对比了冲击波在空气介质与岩土介质中传播时压力的变化率,并用应力波的传播理论分析了缓冲层结构的分层分布。通过野外实爆模型试验,改变空气层与遮弹层厚度,测试模型受到的冲击波压力。利用数值模拟作为补充手段,观察压力的传播与分布情况,并对数据进行曲线拟合,得到冲击波入射压力计算公式。利用落体冲击试验装置,对聚乙烯类材料缓冲层结构进行冲击试验,通过对缓冲层处在不同位置的模型试验,分析得到缓冲层起到耗能减荷作用的最佳布置位置。另外,本文根据试验结果,结合相关实际工程背景,对缓冲层的应用效果进行分析,并提出了缓冲层在已建人防工程与城市地下空间兼顾人防工程中应用的方式方法,可为工程建设与改造提供借鉴参考。