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摘要: 目前人防工程在民用建筑工程中发展迅速，若在施工中掌握影响人防工程质量的主要因素，认真控制好施工质量，有利于积极促进我国在人防工程施工技术等方面稳步、健康发展。本文根据国家相应的规范要求,通过诸多实际的工程设计经验，介绍了地下室人防结构设计的特点和设计原则，并重点就地下室人防结构设计中的主要构件及孔口防护两方面进行了分析和探讨。
关键词:地下室；人防；结构设计；
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1 引言
在科学技术迅猛发展的当今社会,采用全新的技术设计理念,先进的设备设施,现代化的施工工艺水平来对原有的老、旧人防地下工程进行改造,让老工事焕发新青春,再创辉煌,更好地实现“三个效益”是摆在我们面前的新课题。目前的人防工程主要是地下室工程,可以充分利用现有的地下车库作为防护体,提供掩蔽条件,达到有效的防护目的。
地下室的设计中考虑人防的问题，有一个平战结合的问题，既要考虑平常使用时荷载较小，需满足建筑使用上大空间的问题，又要考虑人防时荷载较大，结构上很难满足大空间的问题，如何协调两种状态下不同的使用要求，本文介绍了地下室人防结构设计的特点和设计原则，并重点就地下室人防结构设计中的主要构件及孔口防护两方面进行了分析和探讨。
2 地下室人防结构设计的特点
人防即人民防空，人民防空的任务是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，防范和减轻空袭危害。除采取人员疏散的措施之外，也是战时防空的最重要的措施之一，建筑使用功能为平战结合，因此，人防工程上作用的荷载，平时正常使用时以静荷载为主，战时爆炸冲击波产生的动荷载成为人防工程的主要荷载。因此，人防工程结构设计，除了要满足一般的使用要求以外，同时还要满足战时能够承受规定爆炸荷载的效应组合要求。
地下室人防结构设计的主要内容包含两方面：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统(防护设备)，其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道(包括风井)的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。
等效静荷载的设计概念，人防工程设计的核心问题，是人防工程结构内力的计算方法和构件截面的设计方法。人防工程设计从程序上看，大体可以分成三个层次：结构方案、内力分析、截面设计。其中的内力分析是人防工程结构设计与一般建筑结构设计有较大的区别，而截面设计则与一般建筑结构设计方法基本相同。进行人防工程的结构分析，首先要根据建设单位的设计委托书中确定的工程的抗力等级，由此明确工程的防护要求。防护等级确定后，即可根据有关的规范来确定人防工程的各种荷载作用数值。
进行人防方案设计，在进行人防方案设计时,先按照一定的面积划分防护单元,每个防护单元的防护设施和内部设备自成体系;相邻防护单元之间设置防护密闭隔墙。在确定大的人防分区和防火分区后,初步考虑人防口部的位置并提交其他各专业。在实际的工程设计中,常常将一个人防单位作为一个防火分区,分隔措施可集中在一处设置,对空间使用的影响最小。
3 地下室人防结构设计的原则
3.1.平战结合,取控制条件。在民用建筑的人防地下室的结构设计中,一般只涉及5级或6级人防设计,结构的顶板基本上都由战时控制,而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定。
3.2.只进行强度的验算。由于在核爆动荷载作用下,结构构件变形极限已用允许延性比的控制,且在确定各种构件允许延性比时,已考虑了对变形的限制,因而在地下室人防结构设计中,不必再单独对结构构件的变形与裂缝展开进行验算。
3.3.只考虑一次核袭击。
3.4.注意各部件的协调,以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏,失去整个防护建筑的作用。
3.5.地面与地下承重结构体系要协调,不能出现两者强弱相差较大的情况。
4 地下室人防结构设计细化及配合
4.1根据其他专业的反提资要求,对人防方案进行细化
根据使用功能,按照一定面积,在防护单元内划分抗爆单元。确定人防口部的做法。人防口部是指防空地下室主体与地表面连接部分,包括人员出入口、物资出入口、进排风口。室外出入口通道敞开段宜设置在地面建筑倒塌范围以外,当因条件限制必须设在地面建筑倒塌范围以内时,其口部建筑应采用防倒塌棚架。因地面建筑物在战时极易发生火灾,有害气体大量增加,对于密闭性能不好的工程,将造成室内人员的伤害或形成人员不能忍受的热环境,所以口部的设计中应重点强调密闭性,甚至可能牺牲一些通风和采光,这是不可避免的。
4.2将最终细化的设计与其他专业及上部建筑进行配合
解决专业间及专业内矛盾,并在专业内部进行优化设计。例如,根据掩蔽人数的实际多少来缩小防护密闭门和密闭通道的宽度,以达到节省造价的目的。人防各类管井出地面的位置应尽量隐蔽,避开人员经常出入的场所。
4.3施工配合及后续工作
这是一个经常被忽视的环节。因为人防工程的隐蔽和特殊性,在实际的施工过程中,常常会遇到施工质量上的偷工减料或者细节处理不到位的现象,这个时候尤其需要建筑师从人民生命安全的角度,认真检视每一个环节的实施。同时,应注意设计资料的保密,不外泄,真正保持项目的安全性。
5 地下室人防结构设计中的一些问题
在人防结构设计时，结合建筑功能要求，合理布置结构，合理建立结构计算模型也很重要，将结构构件与建筑构件有机结合为一体，合理地选用设计参数，调整结构设计软件中的设计参数，保证结构设计的科学性和经济性。
关于人防地下室净高的问题。地下室平时的功能大多是车库、地下商场、地下游乐设施等,平常使用时荷载较小且大多具有大空间的要求。但是人防作战时遭受敌袭击时应作为保障人民生命安全的一种具有特殊功能要求的建筑物,需要承受的荷载较一般结构大几十倍至数百倍,且具有较高的密闭要求,减少并缩小直通外部的各种孔口,这些不同功能空间的层高及净空要求可能给平时使用造成诸多困难。在设计实践中,曾经采用反梁的做法,但是这种做法会造成地下室顶板上排水方式的复杂性,可能造成专业间无法解决的矛盾。如何协调两种状态下不同的使用要求,成为在人防设计中的重点和难点。在经过很多结构类型的尝试后,考虑到人防的抗力要求高,最终选定了采用无梁樓盖这种形式作为人防地下室的首选的楼板形式。
6 结语
人防工程的结构设计，只要在一般建筑结构设计的基础之上，充分认识人防工程结构设计的特点，经过设计实践，不断总结设计经验，就可以掌握人防结构设计的规律，逐步提高人防工程的设计水平。地下室人防工程设计不是纯粹功能性的解决,它包括结构、通风、电气、给排水间专业的配合协调和建筑专业本身的设计优化,牵涉与业主和政府主管部门的协商沟通,平时使用的经济性、合理性和舒适性,战时转换的便捷性和安全性,一个综合性很强的设计。无论是从技术还是从经济的角度,作为一个有责任感的建筑师,都需要更深入地研究人防地下室结构的技术问题,真正提高设计水平,充分发挥地下室的战备效益、社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]人民防空地下室设计规范(GB 50038-2005): 51-102
[2]国家人民防空办公室人防工程结构设计手册北京:解放军战士出版社1984年
[3]王年桥 防护结构计算原理与设计南京:工程兵工程学院1998年: 1-178
[4]李晓军 张殿层 李清献 王振宇 常规武器破坏效应与工程防护技术洛阳:总参工程兵科研三所2001年: 333-344
[5]GB 50038-2005,人民防空地下室设计规范[S].
[6]GB 50098-98(2001年版),人民防空工程设计防火规范[S].
[7]FJ 01-04,防空地下室建筑设计[S].
关键词:地下室；人防；结构设计；
中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1 引言
在科学技术迅猛发展的当今社会,采用全新的技术设计理念,先进的设备设施,现代化的施工工艺水平来对原有的老、旧人防地下工程进行改造,让老工事焕发新青春,再创辉煌,更好地实现“三个效益”是摆在我们面前的新课题。目前的人防工程主要是地下室工程,可以充分利用现有的地下车库作为防护体,提供掩蔽条件,达到有效的防护目的。
地下室的设计中考虑人防的问题，有一个平战结合的问题，既要考虑平常使用时荷载较小，需满足建筑使用上大空间的问题，又要考虑人防时荷载较大，结构上很难满足大空间的问题，如何协调两种状态下不同的使用要求，本文介绍了地下室人防结构设计的特点和设计原则，并重点就地下室人防结构设计中的主要构件及孔口防护两方面进行了分析和探讨。
2 地下室人防结构设计的特点
人防即人民防空，人民防空的任务是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，防范和减轻空袭危害。除采取人员疏散的措施之外，也是战时防空的最重要的措施之一，建筑使用功能为平战结合，因此，人防工程上作用的荷载，平时正常使用时以静荷载为主，战时爆炸冲击波产生的动荷载成为人防工程的主要荷载。因此，人防工程结构设计，除了要满足一般的使用要求以外，同时还要满足战时能够承受规定爆炸荷载的效应组合要求。
地下室人防结构设计的主要内容包含两方面：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统(防护设备)，其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道(包括风井)的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室(箱)的设计。
等效静荷载的设计概念，人防工程设计的核心问题，是人防工程结构内力的计算方法和构件截面的设计方法。人防工程设计从程序上看，大体可以分成三个层次：结构方案、内力分析、截面设计。其中的内力分析是人防工程结构设计与一般建筑结构设计有较大的区别，而截面设计则与一般建筑结构设计方法基本相同。进行人防工程的结构分析，首先要根据建设单位的设计委托书中确定的工程的抗力等级，由此明确工程的防护要求。防护等级确定后，即可根据有关的规范来确定人防工程的各种荷载作用数值。
进行人防方案设计，在进行人防方案设计时,先按照一定的面积划分防护单元,每个防护单元的防护设施和内部设备自成体系;相邻防护单元之间设置防护密闭隔墙。在确定大的人防分区和防火分区后,初步考虑人防口部的位置并提交其他各专业。在实际的工程设计中,常常将一个人防单位作为一个防火分区,分隔措施可集中在一处设置,对空间使用的影响最小。
3 地下室人防结构设计的原则
3.1.平战结合,取控制条件。在民用建筑的人防地下室的结构设计中,一般只涉及5级或6级人防设计,结构的顶板基本上都由战时控制,而侧墙和底板则因地下室的结构型式的不同而由实际情况确定。
3.2.只进行强度的验算。由于在核爆动荷载作用下,结构构件变形极限已用允许延性比的控制,且在确定各种构件允许延性比时,已考虑了对变形的限制,因而在地下室人防结构设计中,不必再单独对结构构件的变形与裂缝展开进行验算。
3.3.只考虑一次核袭击。
3.4.注意各部件的协调,以免因设计控制标准不一致而导致结构的局部先行破坏,失去整个防护建筑的作用。
3.5.地面与地下承重结构体系要协调,不能出现两者强弱相差较大的情况。
4 地下室人防结构设计细化及配合
4.1根据其他专业的反提资要求,对人防方案进行细化
根据使用功能,按照一定面积,在防护单元内划分抗爆单元。确定人防口部的做法。人防口部是指防空地下室主体与地表面连接部分,包括人员出入口、物资出入口、进排风口。室外出入口通道敞开段宜设置在地面建筑倒塌范围以外,当因条件限制必须设在地面建筑倒塌范围以内时,其口部建筑应采用防倒塌棚架。因地面建筑物在战时极易发生火灾,有害气体大量增加,对于密闭性能不好的工程,将造成室内人员的伤害或形成人员不能忍受的热环境,所以口部的设计中应重点强调密闭性,甚至可能牺牲一些通风和采光,这是不可避免的。
4.2将最终细化的设计与其他专业及上部建筑进行配合
解决专业间及专业内矛盾,并在专业内部进行优化设计。例如,根据掩蔽人数的实际多少来缩小防护密闭门和密闭通道的宽度,以达到节省造价的目的。人防各类管井出地面的位置应尽量隐蔽,避开人员经常出入的场所。
4.3施工配合及后续工作
这是一个经常被忽视的环节。因为人防工程的隐蔽和特殊性,在实际的施工过程中,常常会遇到施工质量上的偷工减料或者细节处理不到位的现象,这个时候尤其需要建筑师从人民生命安全的角度,认真检视每一个环节的实施。同时,应注意设计资料的保密,不外泄,真正保持项目的安全性。
5 地下室人防结构设计中的一些问题
在人防结构设计时，结合建筑功能要求，合理布置结构，合理建立结构计算模型也很重要，将结构构件与建筑构件有机结合为一体，合理地选用设计参数，调整结构设计软件中的设计参数，保证结构设计的科学性和经济性。
关于人防地下室净高的问题。地下室平时的功能大多是车库、地下商场、地下游乐设施等,平常使用时荷载较小且大多具有大空间的要求。但是人防作战时遭受敌袭击时应作为保障人民生命安全的一种具有特殊功能要求的建筑物,需要承受的荷载较一般结构大几十倍至数百倍,且具有较高的密闭要求,减少并缩小直通外部的各种孔口,这些不同功能空间的层高及净空要求可能给平时使用造成诸多困难。在设计实践中,曾经采用反梁的做法,但是这种做法会造成地下室顶板上排水方式的复杂性,可能造成专业间无法解决的矛盾。如何协调两种状态下不同的使用要求,成为在人防设计中的重点和难点。在经过很多结构类型的尝试后,考虑到人防的抗力要求高,最终选定了采用无梁樓盖这种形式作为人防地下室的首选的楼板形式。
6 结语
人防工程的结构设计，只要在一般建筑结构设计的基础之上，充分认识人防工程结构设计的特点，经过设计实践，不断总结设计经验，就可以掌握人防结构设计的规律，逐步提高人防工程的设计水平。地下室人防工程设计不是纯粹功能性的解决,它包括结构、通风、电气、给排水间专业的配合协调和建筑专业本身的设计优化,牵涉与业主和政府主管部门的协商沟通,平时使用的经济性、合理性和舒适性,战时转换的便捷性和安全性,一个综合性很强的设计。无论是从技术还是从经济的角度,作为一个有责任感的建筑师,都需要更深入地研究人防地下室结构的技术问题,真正提高设计水平,充分发挥地下室的战备效益、社会效益和经济效益。
参考文献：
[1]人民防空地下室设计规范(GB 50038-2005): 51-102
[2]国家人民防空办公室人防工程结构设计手册北京:解放军战士出版社1984年
[3]王年桥 防护结构计算原理与设计南京:工程兵工程学院1998年: 1-178
[4]李晓军 张殿层 李清献 王振宇 常规武器破坏效应与工程防护技术洛阳:总参工程兵科研三所2001年: 333-344
[5]GB 50038-2005,人民防空地下室设计规范[S].
[6]GB 50098-98(2001年版),人民防空工程设计防火规范[S].
[7]FJ 01-04,防空地下室建筑设计[S].