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摘要：人防地下室是维护社会稳定，预防社会突发事件的重要工程。人防地下室的结构设计对地下室的功能和作用的发挥起着关键的作用。本文结合作者多年的的设计工作经验，从地下室设计特点、技术和功能转换等方面做了简要阐述，通过人防构件的设计要点和利用电算软件解决地下室设计中的问题介绍，来为地下室的设计提供新的思路，以期对相关工作者有所帮助。
关键词：人防地下室 结构 设计 方法
作为国防的重要组成部分，人民防空地下室在维护社会稳定，提供突发事件避难场所上发挥着至关重要的作用。防空地下室是和地面建筑修建在一体的，在战时用于人民防空的建筑下空间，利用其在战争爆发时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护能力，最大限度的保护普通民众的生命安全。按照相关规定，一般民用建筑设计中的防空地下室的级别是5级或6级，本文从普通建筑的防空地下室设计入手，就设计经常遇到的问题和设计控制要点进行详细介绍。
一、人防结构设计应满足战时和平时的双重环境
对于人防的设计要考虑到平时和战时的双重标准，而且随着现代军事的进步和军事武器的升级，人防的设计更要随之进步。现代武器中核武器、常规武器爆动荷载具有作用量值大、作用时间短和不断衰减的特点。如果在人防地下室的设计使用周期中只考虑一次战时作用，而钢筋混凝土构件也允许出现开裂的情况下，地下室构件的安全度能够适当降低，此时取人防荷载设计的分项系数为1，这样既能够满足战时地下室的需要，也能达到平时使用要求，不造成原料上的浪费。再进行地面多层或高层建筑物的人防地下室设计时，因为多层和高层建筑对核爆炸冲击波的破坏力和核辐射等作用因素能够起到衰减作用，所以在这种建筑的人防地下室建造时，可根据这一原理适当降低建造标准。
对不同的混凝土构件，采取不同的功能性设计，以达到最佳的防空效果：对起到缓冲作用的表层钢筋混凝土结构构件，可按弹塑性设计；超静定的钢筋混凝土结构应该对其塑性内力分布引起关注。根据防空地下室的设计种类来确定合理的设计标准是地下室设计的重要标准。核爆动或者其他它规模杀伤性武的荷载通常是瞬间爆发作用于地下室结构的，这种瞬间性的冲击一般不会因为地基失效进而导致地下室结构的破坏，一般建筑的人防地下室结构设计可不对地基的最大承载力和稳定性进行评估。但对于甲类防空地下室的设计而言，在设计时不管有没有发生战争的可能桩基本身都应在计入上部墙、柱传来的核武器爆炸动荷载后，根据荷载效应的组合值来对内部构件的强度进行验算。
二、严格人防地下室的设计要求
进行人防地下室的构件设计时，可采用“等效静载法”对人防荷载的作用进行简单的估算，也可以根据人防的状况进行单个构件的独立算。严格地下室平战结合的双重要求，在进行控制条件的选取时，根据工程经验，由于室外消防车道可能由平时控制，顶板都是由战时控制。所以一般建筑的地下防空室的设计中侧墙和底板都要根据地下室的结构形式的实际不同确定，如果按照建筑或者环境的实际状况，人防地下室平时和战时防护的使用要求不一致，就要充分将平时和战时的转换功能充分考虑，做好转换措施的制定，保证功能转换及时。由于人防荷载作用下，人防结构构件的变形极限允许采用延性比来控制，因而就相当于在保证地下室基本结构不垮的情况下，增大了构件的变形要求，所以在防空地下室结构设计中，只需要进行强度的验算，不必对结构构件的变形和裂缝问题进行单独验算。
在进行设计时，充分考虑战时各部件的强度要协调，避免出现因设计标准不一致而承载能力不一致导致的结构局部先行破坏，进而造成整个防护建筑失去作用的现象。人防地下室墙、柱等承重结构，要根据承重结构的构造机理与地面建筑物的承重结构相符合，这样就能够使战时地面建筑物承载的负荷，在经过防空地下室的承重结构削减和传导后到达地基上，减缓地下室结构的承受力。尽量将破坏成都降低到最小。人防地下室的设计应充分考虑到结构的延性，做到“强柱弱梁(板)”、“强剪弱弯”等抗性要求。
三、人防结构设计的注意事项和控制方法
（一）人防荷载取值要负荷标准。人防荷载取值要根据当地人防部门根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》中的公式计算或规范查表来确定。在进行设计时可采用《理正人防工程结构设计软件》来对顶板、侧墙和无桩基底板的人防荷载进行计算。再进行计算时，对战时可能出现的核武器和常规武器爆炸的荷载作用取大值，这样既能够确定各构件人防荷載在范围之内，也能使所有构件的等效静荷载值满足结构的要求。
（二）对各构件的受力分析。人防地下室顶板承受的荷载有人防等效静载、自重、覆土重等。对于地下室的平时使用顶板要求荷载不是很大，顶板的活荷载战时不需要叠加。对于顶板配钢筋值按照战时的要求进行计算取值，因为此时要求的配筋率最大，能够满足顶板的韧度要求。顶板钢筋可按0.25%的配筋率进行贯通配筋，支座筋量少的部位可进行非贯通筋数量的增加，但要使底筋和顶板贯通筋的间距和位置协调，方便拉筋操作。另外一些小细节也不能忽视，例如口部以外的顶盖板，因为战时坡道会作为主入口，因此顶盖板的设计合理与否对下面的坡道保护起到关键作用。外墙的设计也要根据荷载和弯矩进行合理的内力计算和布筋方式后进行确定。钢筋的布置是外墙设计的关键，在钢筋的布置中，外侧竖向筋宜在外排，可以采用贯通筋与非贯通筋交错布置的方式，使钢筋在交错底板弯后按其搭接与底板下钢筋相连。外墙的选筋原则是“直径细且间距密”，这样能有效的控制外墙裂缝的产生。
（三）地下室的构造要求。在《GB 5003822005人民防空地下室设计规范》中，对人民防空地下室的构造要求作出了详细规定,设计人员在进行设计时，要充分研究体会其适用的条件和范围，同时结合工程设计的实际情况，就应该能够顺利完成各主要构件的设计任务。为便于开展工作,这里，我们结合构造和受力要求，对一些主要构件的参考尺寸作出规定：对顶板来说，6级顶板取250 mm～300 mm范围，5级顶板取300 mm～350 mm范围；对于顶板梁来说，其跨高比一般在7～12之间, 由构造确定合理的截面尺寸判定标准和梁面通长筋；对于防护单元隔墙和密闭隔墙来说，通常取250 mm；对于外墙和临空墙来说，经过计算后决定，一般通常不低于300 mm；对于底板来说，其厚度不低于外墙厚度，当地下水位较高时，则不再由人防控制。总之，人防构件的结构厚度首先应该满足早期核辐射防护的要求,然后还要满足工程的受力要求。
（四）孔口防护和平战转换设计要求。孔口防护的设计内容包括三个部分：一是设计防护密闭门与消波系统,该部分主要由建筑和通风专业来完成；二是设计墙体，主要包括出入口通道内部的临空墙、相邻单元间的隔墙、门框墙等；三是设计孔口的其他构件,主要包括风井、通信、防爆波电缆井、防倒塌棚架、开敞式通道等,对于开敞式通道来说，一般主要考虑静土和水侧压力的影响而无需顾及到核爆动荷载，对于风井、通信、防爆波电缆井、防倒塌棚架来说，则是直接选择使用通用图,其中钢结构防倒塌棚架的建设需要配置相应的基础图。在进行平战转换设计时，要遵守以下五条基本原则是：一是工程的平时使用和战时使用的用途不能差距太大，要尽量相近；二是从平时到战时转换的工作量要尽量减少；三是在设计时要一次完成到位，在施工时则要分零部进行；四是在设计时要充分考虑到工程使用的兼容性和通用性；五是工程转换的措施要求快速简便、经济可靠。
四、结束语
相对于其他建筑而言，人防地下室的结构设计不仅仅要将平时的实际使用考虑在内，而且要充分评估战时的外界环境，随着相关技术的进步和电算化软件的智能化程度加大，人防结构设计的技术和转换研究将变得更加简单易行，人防地下室的构造也将越来越适应现代社会的要求。
参考文献:
[1]GB 5003822005,人民防空地下室设计规范[S].
[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[3]王翼忠.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].河北建设科技与勘察设计,2006(4):18220.
关键词：人防地下室 结构 设计 方法
作为国防的重要组成部分，人民防空地下室在维护社会稳定，提供突发事件避难场所上发挥着至关重要的作用。防空地下室是和地面建筑修建在一体的，在战时用于人民防空的建筑下空间，利用其在战争爆发时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护能力，最大限度的保护普通民众的生命安全。按照相关规定，一般民用建筑设计中的防空地下室的级别是5级或6级，本文从普通建筑的防空地下室设计入手，就设计经常遇到的问题和设计控制要点进行详细介绍。
一、人防结构设计应满足战时和平时的双重环境
对于人防的设计要考虑到平时和战时的双重标准，而且随着现代军事的进步和军事武器的升级，人防的设计更要随之进步。现代武器中核武器、常规武器爆动荷载具有作用量值大、作用时间短和不断衰减的特点。如果在人防地下室的设计使用周期中只考虑一次战时作用，而钢筋混凝土构件也允许出现开裂的情况下，地下室构件的安全度能够适当降低，此时取人防荷载设计的分项系数为1，这样既能够满足战时地下室的需要，也能达到平时使用要求，不造成原料上的浪费。再进行地面多层或高层建筑物的人防地下室设计时，因为多层和高层建筑对核爆炸冲击波的破坏力和核辐射等作用因素能够起到衰减作用，所以在这种建筑的人防地下室建造时，可根据这一原理适当降低建造标准。
对不同的混凝土构件，采取不同的功能性设计，以达到最佳的防空效果：对起到缓冲作用的表层钢筋混凝土结构构件，可按弹塑性设计；超静定的钢筋混凝土结构应该对其塑性内力分布引起关注。根据防空地下室的设计种类来确定合理的设计标准是地下室设计的重要标准。核爆动或者其他它规模杀伤性武的荷载通常是瞬间爆发作用于地下室结构的，这种瞬间性的冲击一般不会因为地基失效进而导致地下室结构的破坏，一般建筑的人防地下室结构设计可不对地基的最大承载力和稳定性进行评估。但对于甲类防空地下室的设计而言，在设计时不管有没有发生战争的可能桩基本身都应在计入上部墙、柱传来的核武器爆炸动荷载后，根据荷载效应的组合值来对内部构件的强度进行验算。
二、严格人防地下室的设计要求
进行人防地下室的构件设计时，可采用“等效静载法”对人防荷载的作用进行简单的估算，也可以根据人防的状况进行单个构件的独立算。严格地下室平战结合的双重要求，在进行控制条件的选取时，根据工程经验，由于室外消防车道可能由平时控制，顶板都是由战时控制。所以一般建筑的地下防空室的设计中侧墙和底板都要根据地下室的结构形式的实际不同确定，如果按照建筑或者环境的实际状况，人防地下室平时和战时防护的使用要求不一致，就要充分将平时和战时的转换功能充分考虑，做好转换措施的制定，保证功能转换及时。由于人防荷载作用下，人防结构构件的变形极限允许采用延性比来控制，因而就相当于在保证地下室基本结构不垮的情况下，增大了构件的变形要求，所以在防空地下室结构设计中，只需要进行强度的验算，不必对结构构件的变形和裂缝问题进行单独验算。
在进行设计时，充分考虑战时各部件的强度要协调，避免出现因设计标准不一致而承载能力不一致导致的结构局部先行破坏，进而造成整个防护建筑失去作用的现象。人防地下室墙、柱等承重结构，要根据承重结构的构造机理与地面建筑物的承重结构相符合，这样就能够使战时地面建筑物承载的负荷，在经过防空地下室的承重结构削减和传导后到达地基上，减缓地下室结构的承受力。尽量将破坏成都降低到最小。人防地下室的设计应充分考虑到结构的延性，做到“强柱弱梁(板)”、“强剪弱弯”等抗性要求。
三、人防结构设计的注意事项和控制方法
（一）人防荷载取值要负荷标准。人防荷载取值要根据当地人防部门根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》中的公式计算或规范查表来确定。在进行设计时可采用《理正人防工程结构设计软件》来对顶板、侧墙和无桩基底板的人防荷载进行计算。再进行计算时，对战时可能出现的核武器和常规武器爆炸的荷载作用取大值，这样既能够确定各构件人防荷載在范围之内，也能使所有构件的等效静荷载值满足结构的要求。
（二）对各构件的受力分析。人防地下室顶板承受的荷载有人防等效静载、自重、覆土重等。对于地下室的平时使用顶板要求荷载不是很大，顶板的活荷载战时不需要叠加。对于顶板配钢筋值按照战时的要求进行计算取值，因为此时要求的配筋率最大，能够满足顶板的韧度要求。顶板钢筋可按0.25%的配筋率进行贯通配筋，支座筋量少的部位可进行非贯通筋数量的增加，但要使底筋和顶板贯通筋的间距和位置协调，方便拉筋操作。另外一些小细节也不能忽视，例如口部以外的顶盖板，因为战时坡道会作为主入口，因此顶盖板的设计合理与否对下面的坡道保护起到关键作用。外墙的设计也要根据荷载和弯矩进行合理的内力计算和布筋方式后进行确定。钢筋的布置是外墙设计的关键，在钢筋的布置中，外侧竖向筋宜在外排，可以采用贯通筋与非贯通筋交错布置的方式，使钢筋在交错底板弯后按其搭接与底板下钢筋相连。外墙的选筋原则是“直径细且间距密”，这样能有效的控制外墙裂缝的产生。
（三）地下室的构造要求。在《GB 5003822005人民防空地下室设计规范》中，对人民防空地下室的构造要求作出了详细规定,设计人员在进行设计时，要充分研究体会其适用的条件和范围，同时结合工程设计的实际情况，就应该能够顺利完成各主要构件的设计任务。为便于开展工作,这里，我们结合构造和受力要求，对一些主要构件的参考尺寸作出规定：对顶板来说，6级顶板取250 mm～300 mm范围，5级顶板取300 mm～350 mm范围；对于顶板梁来说，其跨高比一般在7～12之间, 由构造确定合理的截面尺寸判定标准和梁面通长筋；对于防护单元隔墙和密闭隔墙来说，通常取250 mm；对于外墙和临空墙来说，经过计算后决定，一般通常不低于300 mm；对于底板来说，其厚度不低于外墙厚度，当地下水位较高时，则不再由人防控制。总之，人防构件的结构厚度首先应该满足早期核辐射防护的要求,然后还要满足工程的受力要求。
（四）孔口防护和平战转换设计要求。孔口防护的设计内容包括三个部分：一是设计防护密闭门与消波系统,该部分主要由建筑和通风专业来完成；二是设计墙体，主要包括出入口通道内部的临空墙、相邻单元间的隔墙、门框墙等；三是设计孔口的其他构件,主要包括风井、通信、防爆波电缆井、防倒塌棚架、开敞式通道等,对于开敞式通道来说，一般主要考虑静土和水侧压力的影响而无需顾及到核爆动荷载，对于风井、通信、防爆波电缆井、防倒塌棚架来说，则是直接选择使用通用图,其中钢结构防倒塌棚架的建设需要配置相应的基础图。在进行平战转换设计时，要遵守以下五条基本原则是：一是工程的平时使用和战时使用的用途不能差距太大，要尽量相近；二是从平时到战时转换的工作量要尽量减少；三是在设计时要一次完成到位，在施工时则要分零部进行；四是在设计时要充分考虑到工程使用的兼容性和通用性；五是工程转换的措施要求快速简便、经济可靠。
四、结束语
相对于其他建筑而言，人防地下室的结构设计不仅仅要将平时的实际使用考虑在内，而且要充分评估战时的外界环境，随着相关技术的进步和电算化软件的智能化程度加大，人防结构设计的技术和转换研究将变得更加简单易行，人防地下室的构造也将越来越适应现代社会的要求。
参考文献:
[1]GB 5003822005,人民防空地下室设计规范[S].
[2]李国胜.多高层钢筋混凝土结构设计中疑难问题的处理及算例[M].北京:中国建筑工业出版社,2006.
[3]王翼忠.高层建筑地下室结构设计中的若干问题[J].河北建设科技与勘察设计,2006(4):18220.