人防结构设计十篇

人防结构设计篇1

关键词：人防结构；设计抗震；结构设计

Abstract: With the rapid development and progress of our country's economic construction, building structural design requirements are also getting higher and higher. Especially for safety, reliability and service performance of building structures, the performance index is mainly related to the civil air defense structure and seismic structural engineering. Architectural design is the foundation of engineering construction is the basis, design of civil defense structure and importance of anti-seismic structure design of the self-evident. In this paper, the main design and aseismic design of civil air defense construction structure comparison of summary and analysis of design experience.

Keywords: air defense structure; seismic design; structure design

中图分类号：TU352 文献标识码：A文章编号：

甲类人防地下室应能承受常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载的分别作用，乙类人防地下室应能承受常规武器爆炸动荷载的作用，人防地下室一般也有抗震设防要求，设计时需要能承受地震动荷载及武器爆炸动荷载作用。人防结构设计与抗震结构设计有相同之处也有不同之处。

1 荷载作用方式

相同点：两者均为偶然荷载，均为动荷载，设计时均按一次作用考虑。不同点：人防结构构件如果暴露于空气中则直接承受空气冲击波的作用，如果埋于土中直接承受土中压缩波的作用，因此人防荷载对结构构件外表面的是直接作用，其动荷载直接作用于构件，其作用为外力；而地震动荷载则是由于地震时地面运动引起的动态作用，其实质是惯性力，是间接的作用。建筑物的所有构件（只要有质量）均会由于地震动而存在惯性力。人防动荷载一般是直接作用于人防地下室外表面的构件，一般可按同时作用于围护结构考虑，而人防地下室内部的墙柱等构件只间接承受围护构件及上部结构传来的动荷载。

2 荷载的大小

人防动荷载（即常规武器或核武器爆炸动荷载）其冲击波压力是随时间变化的，为方便设计计算《人防规范》将它简化成等效静荷载，它只代表作用效果的等效，等效静荷载并不是实际作用的力，但它方便了设计计算可以用静力分析的模式进行内力计算；设计时等效静荷载的大小的确定主要与设防抗力等级有关。

地震作用大小首先与震级、烈度、震源深度、建筑物离震源的距离等有关。其次与建筑物的质量大小、建筑物所处的场地条件及土质、及建筑物的动力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有关。

3 设计理念

抗震设计方法通常为“三水准、二阶段”的设计方法，设防目标为“小震不坏，中震可修，大震不倒”。为实现设防目标取小震下地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应，进行截面承载力验算。第二阶段是大震下的结构弹塑性变形验算。并通过概念设计和抗震构造措施来满第三水准的设计要求。在人防动荷载作用下，防空地下室结构动力分析采用等效静荷载法，即将动力作用下求内力问题转化成静力作用下求内力问题，防空地下室结构的内力可按一般静力结构进行结构内力分析，并可采用静力计算手册和相应图表来计算内力。由于在动荷载作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很相近，且动荷载作用下结构构件的破坏规律与相应静荷载作用下破坏规律基本一致，所以在动力分析时，可将结构构件简化为单自由度体系，用动力系数乘以动荷载峰值得到等效静荷载，这时结构构件在等效静荷载作用下的各项内力就是动荷载作用下相应内力的最大值。按等效静荷载分析计算的模式代替动力分析，给防空地下室结构设计带来很大方便。采用等效静荷载分析时，为满足抗力要求，结构材料参数应乘以材料强度综合调整系数。最后结构构件在动荷载作用下的变形极限用允许延性比[β]来控制。按允许延性比进行弹塑性工作阶段的防空地下室，即可认为满足防护和密闭要求。

4 设计原则

人防设计与抗震结构设计的设计原则一样：

4.1 脆性破坏的构件安全储备小，延性破坏的构件安全储备大，因此结构应尽可能有足够的延性，避免脆性破坏，钢筋砼结构构件均应采取“强柱弱梁”“强剪弱弯”的设计原则。

4.2 各结构构件抗力相协调的原则，避免出现薄弱部位。防空地下室的结构，应充分考虑各部位作用荷载值不同，破坏形态不同以及安全储备不同等因素，保证在规定的动荷载作用下，结构各部位（如出入口和主体结构）都能正常地工作，防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。如果某个部位失效，将导致整个人防区失效。同样抗震设计也十分强调避免出现薄弱环节（如薄弱层，软弱层等），因为大震时薄弱层或软弱层出失效将导致建筑物倒塌，产生严重后果。

5 提高延性的设计构造措施

5.1 核武器与常规武器爆炸均属于偶然性荷载，具有量值大，作用时间短且不断衰减的特点，结构构件承受动荷载时已经处于弹塑性工作阶段，因此，结构构件具有较大的延性，对吸收动能，抵抗动荷载是十分有利的。人防结构设计时，构造上应采取“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点弱杆件”的设计原则。如可充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸动荷载作用的能量，以减轻支

座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，提高结构的整体承载能力；又如受弯构件应双面配筋，对承受动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要。

5.2 对梁、柱剪跨比和梁、柱剪压比及柱轴压比都需限制在合理范围内，规范中也有一定的规定。在塑性铰区需配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的开展，从而可充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；而且钢箍作为纵向钢筋的侧向支承，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。为了避免地震作用下框架柱过早地进入屈服阶段，增大屈服时柱的变形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部纵向钢筋的配筋率不应过小。

5.3 强节点弱构件”设计原则。由于节点区的受力状况非常复杂，所以在结构设计时只有保证各节点不出现脆性剪切破坏，才能使梁、柱充分发挥其承载能力和变形能力。即在梁、柱塑性铰顺序出现完成之前，节点区不能过早破坏。

5.4 强柱弱梁。较合理的框架破坏机制应是梁比柱的塑性屈服尽可能早发生和多发生，底层柱柱根的塑性铰较晚形成，各层柱子的屈服顺序应错开，不要集中在某一层。这种破坏机制的框架，就是强柱弱梁型框架。

5.5 强剪弱弯。适筋梁或大偏压柱，在截面破坏时可以达到较好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展；而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏，这就是“强剪弱弯”的设计原则，它实际上是控制构件的破坏形态。设计抗震设计的原则是一致的。

参考文献：

人防结构设计篇2

关键词：人防结构；抗震结构；设计；比较

中图分类号： S611 文献标识码： A

引言

从根本上说的建筑施工都是以减少震动危害为目的的，因此具有一定程度的相同点，同时由于二者所承受的震动性质不一致，因此实施上设计手段也存在差异。

一、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的内容

（一）建设工程人防结构设计

人防建筑结构在建筑施工之前需要进行系统的结构设计，结构设计必须进行科学的数据分析和实地勘探考察，设计质量与施工质量二者有明显的关系。科学的结构设计能够产生相应的人防效果，在战争时期和和平时期都能够对群众的生命财产起到保护作用。从目前的施工建设经验分析，主要存在的人防结构设计手段有掘开式人防工程和暗挖式人防工程两种，其中掘开式人防工程又包括单建式人防工程和附建式人防工程，而暗挖式人防工程则包括坑道式和地道式两种。

（二）建设工程抗震结构设计

虽然我国的地震发生概率比较小，地震带来的危害较之地震频发国家来说相对较小，但是为了保证建筑物使用质量，确保用户的人身财产安全，减少地震发生时的重大人身伤亡，进行必要的抗震结构设计也是必不可少的，尤其是对于地震发生概率比较高的省份来说，更应该成为建设施工的重点。现有的建设施工安全文件中，规定安全性指标是指建筑工程结构在正常设计、施工和使用条件之下，能够承受在施工与使用情况下出现的各种荷载或变形，特殊情况下发生的偶然荷载或突发事件要保证在发生事件前后结构的稳定性能不变。而适应性指标主要是指在建筑结构正常使用的情况下能够在规定使用期限内其结构不产生变形、裂缝和振动等。

二、设计原则对比

从理论上分析，无论是人防结构还是抗震结构都是以提高抗震动带来的危害为基础，他们的施工特点都是提高建筑物的抗震动能力，保证在遭受到重大震动时建筑物能够最大程度的保持完好，从这一方面来说，二者都遵循“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等基本设计原则。此外，二者的结构设计理念都尊重整体建筑的协调性和合作性。以往的建设施工实践表明，即使整体的建构设计都符合基本的承受系数标准，但是只要存在一个环节甚至是一个小结构的弱承受能力，在地震等灾害发生时，该小的薄弱环节就成为灾难发生的源泉，这一点与工程力学上所讲的应力集中现象类似。按照物理学力的基本原理，我们发现建筑结构的内部各个组成部分具有一定的收缩系数标准，换句话说，施工人员可以通过提高建筑内部的动能运动和吸收能力，来减少外部受到的动能威胁，从而降低外部震动对建筑物带来的严重破坏，或者降低危害系数。基于这一理论，建筑施工人员可以从动能力量转换角度出发，进行设计施工。例如可以充分地利用结构受弯构件或大偏心受压构件的变形吸收动荷载的能量，通过缓冲作用减轻各个构件支座截面的抗剪负担和受力柱的抗压负担，以确保建筑结构在完全曲屈服前不再出现另外的剪切力破坏，在屈服后还具有足够的延性以保证构件形成最终的塑性破坏，从而达到提高建筑结构整体承载力的目的。

三、设计方法的对比

从物理学角度分析，人防结构设计主要是提高其的承受能力，因此，它的设计方法也是从物理学应用实际出发，现行主要的设计方法是采取等效静荷载的办法展开设计分析工作。由于建筑抗震结构设计是基于拟建工程结构在施工或使用的条件下的设计过程，建筑结构构件在各种动荷载的综合作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线非常相似，而且在动荷载的作用下建筑结构构件的破坏规律与相应的静荷载作用下的破坏规律也相似，因此在动力分析过程中，可以通过将建筑结构构件进一步简化为一种单自由度体系，查表可得相应的动力系数，以动力系数与动荷载峰值相乘得到等效静荷载。这样一来，建筑结构构件相当于在等效静荷载的作用下，而其各项内力就是在各种动荷载作用下的内力最大值。此外，提高人防结构的质量，不仅要选用科学的设计方案，还需要选用具有一定承受力和荷载力的高效建筑结构材料，现在施工单位为了提高原有建筑材料的使用效果，通常在建筑材料内加入材料强度综合调整系数予以调整修正，最后通过建筑结构构件在综合动荷载作用下，在其变形极限允许延性比加以控制，按照允许延性比进行弹塑性能的验算得到最终的设计结果。

由于地震灾害的破坏力大，而且地震灾害具有不可预测的性质，因此对于地震灾害的预防工作，在建筑施工过程中难度系数非常高。现有的抗震结构设计理念基本可以概括为，抗震建筑物能够在较低级别的地震灾害中确保质量安全，不发生破坏，而在相对高的地震灾害发生时，出现细微的破坏性，但是可以通过后期的修补和维护继续居住，在较高级别的地震灾害发生时，建筑物能够保证不坍塌，内部居住居民可以安全撤离，减少地震发生时的破坏力，但是建筑物无法进行二次使用，需要在灾后进行重建。这种设计理念与人防结构设计之间存在差异性，人防结构设计的方法一般先取小震地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应，进行相关的结构构件截面承载力的验算，然后是对大震下的结构弹塑性变形力验算完成二阶段设计要求，最后通过应用工程结构概念设计和抗震构成措施来完成大震不倒的第三水准设计要求。

四、提高延性的设计构造措施

（一）核武器与常规武器爆炸均是偶然性荷载，有很大量值，作用时间较短以及逐渐衰减的特征，弹塑性工作阶段就是结构构件承受动荷载时，结构构件具有较大的延性，有利于吸收动能和抵抗动荷载。人防结构设计时，构造上应采取“强剪弱弯”“强柱弱梁”“强节点弱构件”的设计原则。如何充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形吸收武器爆炸动荷载作用的能量，以减轻支座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，提高结构的整体承载能力；又如受弯构件应双面配筋，对承受动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下构件坍塌十分重要。

（二）对梁、柱剪跨比和梁、柱剪压比及柱轴压比都要求在合理的范围内，规范中也有相关的规定。在塑性铰区需配置足够的箍筋，可约束核心混凝土，显著提高塑性铰区混凝土的极限应变值，提高抗压强度，防止斜裂缝的扩展，能够充分发挥塑性铰的变形和耗能能力，提高梁、柱的延性；同时钢箍作为纵向钢筋的侧向支承，阻止纵筋压屈，使纵筋充分发挥抗压强度。避免地震作用下框架柱过早地进入屈服阶段，就必须增大屈服时柱的变形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部纵向钢筋的配筋率不应过小。

（三）强剪弱弯。适筋梁或大偏压柱，在截面破坏时可以达到较好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使内力重分布得以充分发展;而钢筋混凝土梁柱在受到较大剪力时，往往呈现脆性破坏。所以在进行框架梁、柱设计时，应使构件的受剪承载力大于其受弯承载力，使构件发生延性较好的弯曲破坏，避免发生延性较差的剪切破坏，而且保证构件在塑性铰出现之后也不过早剪坏，这就是“强剪弱弯”的设计原则，它实际上是控制构件的破坏形态。

结语

综上所述，从目前的建筑施工现状调查数据分析，我国的建筑设计越来越重视人防结构和抗震结构的设计质量，尤其是在遭受到两次重大地震和如今局势的影响之下，用户对二者施工的质量要求也相对提高。

参考文献：

人防结构设计篇3

1平时使用与战时使用相结合。一般情况下，人防工程在平时主要是作为民用的储藏室或者停车场等，但是在战争时期，人防工程主要用作军用的群众避难场所，从这个角度说，地下人防工程既是民用工程也是军用工程。因此，我们在对地下人防工程进行结构设计的时候要充分考虑到地下人防工程的这两种功用，使地下人防工程不仅能够在平时充分发挥其作为储藏室或者停车场作用，还能够在战争时期保证人民群众的生命安全。由此可知，平时使用与战时使用相结合是地下人防工程结构设计的最主要特点。

2钢筋混凝土的结构组成。目前，我国大部分的地下人防工程的结构设计往往采用钢筋混凝土的结构构件，这也是地下人防工程的结构设计特点之一。一般来说，地下人防工程的结构构件在塑性阶段的吸收能力要高于弹性阶段的吸收能力，因此在地下人防工程的结构设计过程中，我们要以结构构件弹性阶段的吸收能力作为主要的参考依据，这样才能够在最大程度上保证钢筋混凝土的结构构件的安全与稳定，促进地下人防工程的结构设计质量的提高。

二、地下人防工程的结构设计策略

地下人防工程是复杂的系统性工程，如何提高地下人防工程的设计质量是建筑行业的发展面临的重大问题，为此我们要加强技术创新，找出地下人防工程结构设计的有效策略，促进地下人防工程的结构设计质量的不断提高。笔者认为地下人防工程的结构设计策略主要有以下几个方面。

1科学布置地下人防工程的平面结构构件。地下人防工程的平面结构构件的布置是地下人防工程的结构设计的重要内容，因此必须要采取积极措施，科学布置地下人防工程的平面结构构件。地下人防工程的平面结构构件布置的本质是用结构方式来表现建筑平面人防信息，为此我们要根据科学的标准对人防区和非人防区进行合理的划分，在此基础上划分出人防外墙、人防隔墙、人防门框墙和人防临空墙等。其次，我们要对划分以后的墙体按照科学的顺序进行编号，并确定其具体的荷载类型，为接下来的计算过程以及配筋表的编制奠定基础。最后，我们在结束了上述工作的基础上要科学确定墙体的具体厚度以及门框墙的具体的尺寸。综上所述，只有科学布置地下人防工程的平面结构构件，才能使地下人防工程的结构设计质量得到有效保证。

2加强地下人防工程的荷载设计。地下人防工程结构设计的核心内容是根据相关的规定来确定地下人防工程的具体荷载数值。一般情况下，地下人防工程的具体荷载可以分为静态荷载和动态荷载两种类型。具体来说，平时地下人防工程的荷载以静态荷载为主，战争时期，地下人防工程会受到一定的冲击，此时的荷载主要以动态荷载为主。其中的难点问题在于动态荷载的设计，笔者认为地下人防工程的动态荷载设计的思路是把爆炸冲击所产生的动态荷载转化为等效的静态荷载，然后在此基础上根据荷载的总体组合状况，按照一般结构力学的具体方法来计算地下人防工程结构的设计内力。地下人防工程的动态荷载之所以能够转化为等效的静态荷载，是由于地下人防工程的动态荷载对于不同结构构件的冲击不一定在同一时间达到荷载的最大值，所以我们可以将地下人防工程的整个结构分割开来独立地计算各个构件的荷载最大值。总体来说，加强地下人防工程的荷载设计是提高地下人防工程结构设计质量的必要措施。

3保证地下人防工程结构构件的质量。地下人防工程结构构件的质量至关重要，它直接决定着地下人防工程结构的安全与稳定，因此我们必须采取积极的措施保证地下人防工程结构构件的质量完全符合相关规范和技术标准的要求。首先，地下人防工程结构构件要采用符合等级要求的混凝土，并保证所采用的混凝土的抗渗等级符合相关要求。其次，要特别注意保证地下人防工程结构构件的厚度符合要求，比如，地下人防工程的密闭通道的隔墙的厚度必须在200mm以上，地下人防工程的连通口处的防护密闭门门框墙厚度必须在500mm以上。因此，我们必须严格按照相关的要求，保证地下人防工程结构构件的质量，只有这样才能真正提高地下人防工程结构设计质量。

4努力提高地下人防工程地下室孔口的设计质量。一般情况下，地下人防工程地下室孔口是整个人防工程的关键部位，是地下人防工程结构设计的重要内容，因此我们必须努力提高地下人防工程地下室孔口的设计质量。地下人防工程地下室孔口的主要设计内容包括防护密闭门的设计、消波系统的设计、出入口通道内临空墙的设计以及出入口通道门框墙的设计等等。具体来说，门框墙的设计一般情况下是按照悬臂梁来计算的，但是要注意平时使用和战时使用的区别。地下人防工程地下室出入口通道的平时宽度比较大，而对于战时来说，又相对比较窄，在这种情况下，门框墙的悬臂梁长度就会过长，从而引起水平筋过大。此时我们可以通过加设一定的支柱和悬梁来改变门框墙的受力效果，但是这一操作必须要在不影响门框墙的具体使用功能的前提下进行。另外，在地下人防工程地下室孔口的设计过程中，要深入贯彻平战转换的思想方针，使地下人防工程能够在战时迅速投入使用，为广大人民群众提供一个安全的避难场地。

三、结语

人防结构设计篇4

关键词：地下人防；结构设计；问题措施

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

随着城市地下空间开发利用的程度逐步提高，人防工程建设的力度日益加大。与此同时，地下人防工程合理有效的结构设计工作也面临越来越多的挑战。本文结合自身人防工程结构设计的经验，针对在地下人防工程结构设计过程中需特别注意的问题提出几点探讨性意见，以期为人防工程结构设计人员提供一点参考。

一、人防工程的作用

人民防空工程也叫人防工程，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。如：人员掩蔽部、指挥所和通信枢纽、救护站和地下医院、各类物资仓库，以及地下疏散干道和连接通道等。有些国家的城市，还将人防工程和城市地下铁道、大楼地下室及地下停车库等市政建设工程相结合，组成一个完整的防护群体。我国新建的人防工程在建设前都经过了可行性论证，既考虑到战时防空的需要，又考虑到平时经济建设、城市建设和人民生活的需要，具有平战转换的双重功能。

人防工程是指国家为了国防的需要，为提高城市在未来信息化条件下的局部战争中的防空袭能力，为保护人民生命和财产安全，而修建的地下防护工程它可以防备敌人空中袭击，保障战时人员与物资安全人防工程设计必须贯彻“长期准备。重点建设。平战结合”的方针，既要确保它的战备效益，也要适应市场经济发展的要求因此，应在坚持人防工程建设与经济建设协调发展，与城市建设相结合的原则下，合理利用地下空间，发展人防工程。

二、地下人防工程结构设计特点

地下人防工程结构设计包含主体结构设计和孔口防护设计人防工程主体结构设计的内容与民建工程一样，包括底板、柱、墙、顶板、顶板梁等构件的结构设计，不同的是在对人防工程主体结构构件设计时，应考虑战时爆炸荷载；孔口防护设计的主要内容，包括防爆波电缆井和扩散室的设计，门框墙、临空墙、单元间隔墙的计算，以及防护密闭门、密闭门、防爆波悬板活门的选用等。

人防工程结构设计，既要考虑平时正常使用的荷载，还要考虑战时爆炸荷载，要保证人防工程在满足平时使用的同时，还能满足战时的防护功能在进行人防工程结构设计时，由于无法把战时爆炸荷载的大小，精确地加到人防工程的每个构件，所以，目前在设计时，都是将战时爆炸荷载等效为静荷载进行考虑的。钢筋混凝土结构构件在战时爆炸荷载的作用下可按弹塑性工作阶段来考虑，这样一来，构件在战时实际工作时可吸收更多的能量，材料的潜力得以更充分的发挥。而现实中是根据静载试验来确定钢筋混凝土等结构材料的承载力。所以，在进行人防工程设计时，要考虑将钢材、混凝土的强度提高，将钢材、混凝土的强度乘以一个增强系数后再用于设计，这是人防工程结构设计的一个重要特点。

《人民防空地下室设计规范》4.1.6规定:“防空地下室结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下，应验算结构承载力；对结构变形、裂缝开展以及地基承载力与地基变形可不进行验算”这是人防工程结构设计的又一个特点。

三、设计中需特别注意的问题

1、设置上挡墙加强梁的问题

为了抵抗战时爆炸所产生的水平冲击波对防护密闭门上挡墙的冲击，需在较长的上挡墙下端设置加强梁，当作抵抗水平冲击波荷载的加强构件，加强梁的纵向受力钢筋应锚入门框两侧的墙或柱中，形成洞口加强的传力体系。设置的加强梁应凸向防护区内，此时需注意的是，密闭通道长度是否够长，防护密闭门上部加的门框梁是否影响后部密闭门的开启。若因特定条件限制，加强梁只能凸向防护区外时，需注意的是加强梁不能设置在上挡墙下端。因为防护密闭门比洞口要大，若想确保防护密闭门能顺利地安装和开关，上挡墙下边缘应预留不小于300mm的高度，所以设置的加强梁应高出上档墙下边缘不小于300mm。

2、封堵存在的问题

在进行封堵设计时，需注意建筑要求的净高与结构预留是否一致；对外封堵口处，两边墙或柱是否与结构顶板梁外平齐；封堵宽度介于300cm--700cm的对外竖向型钢封堵处，封堵下100mmx200mm的封堵槽是否预留。

3、防倒塌措施

地下人防工程的出入口设置在建筑物倒塌范围之内时，为了防止战时周围建筑物倒塌堵塞出入口，通常需采取防倒塌措施因此，在进行地下人防工程设计时，当在建筑物倒塌范围之内设置人防出入口时，需注意采取防倒塌措施，避免因无防倒塌措施而对战时人防工程出入口的安全埋下隐患所以，设计人防工程布置方案时，需合理布局出入口，使出入口尽量布置在建筑物倒塌范围以外，因条件限制，出入口只能设置在建筑物倒塌范围之内时，应采取防倒塌措施

4、施工缝的布置

人防工程对防护密闭要求较高，特别是人防工程的防毒通道和密闭通道宜整体浇筑，不留水平施工缝，因此，后浇带应尽量避开人防密闭通道。滤毒室等部位，且位置宜布置在剪力较小处另外，在防护门门框墙。临空墙施工支模时，固定模板的螺栓，不得加套管，要用一次性穿墙螺栓，施工后不再取出对于有防水要求的外墙，固定模板的螺栓应设止水片。

5、混凝土

地下人防工程在选用混凝土强度时，宜优选C30-C35的混凝土，除非万不得已不要选C40及以上的混凝土.因为C25-C35混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为0.25 ，C40-C55混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为0.3 ，C60-C80混凝土中受拉钢筋的最小配筋率为0.35。地下人防工程由于要考虑其密闭防毒及防辐射作用，要求墙体及顶、底板有较厚的防护厚度，对于防护厚度要求较高的地下人防工程，在进行结构设计计算时，一般只要能满足结构构件的最小配筋率，就能满足结构构件受力的要求因此，在对防护厚度要求较高的人防工程进行设计时，尽量选用强度等级为C30-C35的混凝土，这样可以通过降低工程的含钢量来达到减少工程造价的目的。另外，强度等级越高的混凝土，其水化热越大，采用等级较高的混凝土其收缩干裂的风险就会加大，给混凝土的养护带来困难，容易造成结构构件开裂，影响其强度和耐久性。

6、构造规定

在进行地下人防工程设计时，既要考虑结构的构造要求对构件最小厚度的要求，还要考虑规范对构件最小防护厚度的要求，如附壁式室外出入口的临空墙，其防辐射所要求的墙厚往往要比受力要求的最小墙厚还要大，设计时应综合比较各种情况后取大值，使之满足设计所需的各种情况。抗震规范和人防规范对钢筋的锚固长度都有规定，设计时应同时满足两者要求并取大值。

结束语

地下人防工程结构设计是地下人防工程建设的重要环节，人防结构设计人员设计出来的工程既要满足平时和战时的使用要求，还要最大限度地降低工程造价，做到安全、经济、合理只要设计人员对人防工程结构设计细节多加注意，经常思考，多做总结，就一定会逐步提高人防工程的设计水平，做好人防工程的结构设计工作。

参考文献

[1]张贞连，任继红.地下人防工程的消防状况及对策初探[J].消防技术与产品信息.2014(06)：112.

[2]金婉.福州城区主要地段开始兴建地下人防工程[J].城市规划通讯.2013(06)：78.

人防结构设计篇5

关键词：等效静荷载标准值，人防荷载，荷载组合，平战结合。

中图分类号： TU318文献标识码： A 文章编号：

1.工程概况：

本工程为北京市某厂职工住宅楼工程。结构型式为地上6层砖混结构，地下室为1层现浇混凝土结构，基础为筏板基础。地下室为人防工程，人防抗力等级为5级二等人员掩蔽所。

2.人防结构设计的特点

防空地下室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，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、出入口通道的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆波活门的选用和扩散室的设计，这些内容的结构设计与一般的结构设计有以下几点不同:

第一，结构设计的可靠性可以降低；第二，考虑结构的动力响应；第三，结构构件可考虑进入塑性工作状态；第四，材料设计强度可以提高（实验表明，在快速加载的情况下，这时材料力学性能发生比较明显的变化，主要表现为强度提高，但变形性能包括塑性性能等基本不变，这对结构工作起到有利作用，例如钢材强度可提高1.2～1.5倍，对砼和砌体强度可提高1.5倍，这在设计中是通过考虑材料强度综合调整系数来完成的）；第五，重视构造要求，人防设计的许多构造要求是与一般的结构设计不同的，要求更为严格，故不能只考虑受力计算，还要考虑规范中规定的构造措施。

根据以上所述的结构设计的特点，我们可以确定防空地下室结构设计的一般原则，①平战结合，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。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来控制，且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算。③只考虑一次核袭击。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。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。了解了结构人防设计的特点及原则之后，我们首先就必须确定计算所需的荷载值。

3.人防荷载的确定

如前所述，人防地下室结构设计主要考虑抵抗空气冲击波。当核武器在空中爆炸冲击波传播到地表时，形成反射冲击波，因反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播，且压力又高，所以反射波的传播速度要比入射波快，当反射波波阵面赶上入射波波阵面后，则汇合成单一的冲击波，即合成波。防空地下室的顶板一般就直接承受地面冲击波的超压和负压作用，而对于侧壁和底板，因空气冲作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力，这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播，当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。

本工程人防地下室防护等级为5级(级别的确定是根据国家制订的《人民防空工程战术技术要求》确定的，是由人防部门确定后发文予设计单位)，采用全埋式现浇钢筋混凝土人防地下室，各部位等效静荷载取值分别为：

3.1顶板：首层外墙为240mm烧结普通页岩砖，且墙面开孔面积小于50%，故计入上部建筑物对地面空气冲击波超压作用的影响，顶板覆土厚度为0.8m，持力层为圆砾层，可根据规范提供的顶板等效静荷载标准值表确定等效静荷载标准值qe1=120KN/m2。

3.2外墙：上部建筑物为抗震设防的砌体结构，故应计入上部建筑物对地面空气冲击波超压值的影响，根据本工程地质条件，地下室侧壁等效静载荷标准值qe2=50KN/m2。

3.3底板：本工程采用筏板基础，根据规范提供的钢筋混凝土底板等效静荷载标准值表确定等效静荷载标准值qe3=100KN/m2。

3.4门框墙：所受荷载由两部分组成，一是直接作用在门框墙上的等效静荷载标准值qe=380KN/m2；二是由门扇传来的等效静载标准值，分别按门扇的型号、大小计算确定。

3.5临空墙：依工程实际情况和规范临空墙的等效静荷载标准值表取其等效静荷载标准值为210KN/m2。

3.6隔墙：相邻防护单元间隔墙水平等效静荷载标准值为100KN/m2。

其它各种防护密闭门、防爆波活门、扩散室的设计压力均由规范中有关规定选用，当所有构件的等效静荷载值确定后，即可进行结构计算。

4.荷载组合和内力分析

作用在防空地下室结构上的荷载，应包括核爆动荷载、上部建筑物自重、土压力、水压力及防空地下室的自重等，规范中对防空地下室不同部位应考虑的荷载组合给出了一个表格，结构设计时可根据各工程的结构特点结合表格确定所需进行荷载组合的项目。

防空地下室结构荷载组合

在进行荷载组合时，需要明确两个问题：一是上部建筑物质自重标准值的确定，规范中已详细说明了各种不同的上部结构型式，在进行荷载组合时可分为全部考虑、考虑一半和不考虑三种情况。二是顶板的组合中是否考虑上部建筑物的倒塌荷载值，因为倒塌荷载的作用时间滞后于冲击波峰值作用时间，且规范规定的倒塌荷载产生的静荷载值为50KN/m2，小于冲击波对顶板的等效静荷载值，因此在顶板荷载组合中不必计入倒塌荷载值。

在防空地下室结构的设计中，其承载力设计应采用下列极限状态设计表达式：γ0 (γGSGK+γQSQK)≤R(fcd，fsd，αk，……)，需要指出的是几个系数的定义：γ0—结构重要性系数，取1.0；γQ—等效静荷载分项系数，取1.0；fcd—混凝土动力强度设计值；fsd—钢筋动 力强度设计值。由上式可明显看出人防设计的特点。

求出构件的内力代入理正人防计算软件即可分别计算出各构件的配筋，剩下需注意的问题还有一些构造要求，《规范》中已作了很详细的规定在此不一一叙述。

5.孔口防护和平战兼顾

孔口防护包含三部分的设计内容：一是防护密闭门与消波系统的设计，二是出入口通道内临空墙、门框墙的设计，三是孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开敞式通道、相邻单元之间的隔墙等的设计。其中第二、三条中的临空墙、相邻单元之间的隔墙已在上面已经谈到了荷载的确定，而门框墙的设计一般是按悬臂梁计算，但需注意的就是因平时使用时需要的出入口通道均较宽，而战时又相应较窄，这样有可能会使门框墙的悬臂长度过长，而使水平筋过大，这种情况下，可考虑在不影响功能使用的前提下，加设柱、梁改变门框墙的受力型式，得到较为经济的设计效果。下面主要谈谈第一条的设计内容，当空气冲击波到达出入口通道时，虽然有通道出入口的扩散作用，但遇墙体和门的反射作用使作用在门上的总效应大于空气冲击波的压力，约为2.0～3.5倍 。为方便工程设计人员，国家将防密门进行系列化处理，依据设计压力和门洞尺寸就可直接选择定型的防密门。而消波系统的产生是因为滤毒通风设备所能承受的允许压力远小于空气冲击波，若其防护措施不能与主体抗力相适应，将直接影响整体工程防护能力。消波系统的基本思想是以堵为主，堵消结合，堵就是采用防爆波活门将冲击波的大部分阻挡在室外，消就是使从活门孔进入的少量冲击波通过扩散室的扩散膨胀作用削弱其压力，使其进入内部的压力不超过设备的允许压力。

平战兼顾设计是深入贯彻“平战结合”建设方针一个重要环节，由于人防工程是战时遭受敌袭击时作为保障城市居民生命安全和坚持工作的一种具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷载较一般结构大几十倍至数百倍，而且密闭要求很高，所以在设计中应尽量减小结构跨度，减少并缩小直通大气的各种孔口，而这种处理原则，恰为平时使用造成诸多困难，《规范》中对此点也作了指导性的规定，本工程人防地下室在平时主要作为自行车库使用。

6.结语

2005年底建设部颁发了新版《人民防空地下室设计规范》，新规范自2006年3月1日起实施，同时宣布原规范作废。由于本工程人防部分审批时在2005年7月，所以还是按照老规范进行设计。新老规范的区别主要是新规范中将人防地下室分为甲乙两类，甲类人防地下室结构应能承受常规武器和核武器爆炸动荷载的分别作用；乙类人防地下室结构应能承受常规武器爆炸动荷载的作用。按照新规范的划分，本工程应属乙类人防地下室，防常规武器抗力等级为5级。经对比新老规范发现，按老规范五级二等人员掩蔽所选取的各构件等效静荷载标准值均大于新规范乙类防常规武器抗力五级人防地下室各构件的静荷载标准值，故本工程的荷载取值相对新规范的要求是偏于保守的，是安全可靠完全满足设计要求的。

参考文献

[1] 人民防空地下室设计规范（2003年版）

[2] 人民防空地下室设计规范（2005年版）

人防结构设计篇6

关键词：人防地下室；结构设计；问题分析

人民防空工程是为了在作战时保护人员与物资、医疗救护等需要而修建的地下防护建筑。防空地下室是人防工程中最重要的构造之一。同时人防地下室是现代建筑行业中不可或缺的一部分，结构设计问题在整个工程的建设过程中出现最为频繁，本文结合实际出现的问题加以分析解决，以达到节约成本、确保效率的目标。

1人防地下室的结构设计的基本原则

1.1结构可靠度较低

一般来说，满足国家标准的人防地下室规定混凝土结构构件延性破坏时可靠指标和失效概率、脆性破坏可靠指标均低于一般结构的混凝土各项指标。结构可靠度低降低了成本，目的是为了达到只使用一次的效果，各部分的结构构件可考虑采用可塑性的材料，按弹塑性工作阶段计算结构内力，以便节约成本，充分发挥结构的潜力，提高整体效率。

1.2各体系部件相协调

防空地下室的结构设计，应根据防护要求和受力情况做到结构各个部位抗力相协调，避免因局部遭到损坏而失去整个防护工程作用等情况的发生。尤其是地上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。在各部件都符合工程安全标准的情况下找出最合适的材料和元件，以协调其他部件的功能，发挥整体作用。在人防地下室结构设计中考虑钢筋混凝土的可塑性，有利于提升工程的整体经济效益。

1.3平战结合，满足战时和平日需求

无论是多层或高层建筑，其防空地下室结构，是整个建筑结构体系不可或缺的一部分，其结构设计既要满足平时使用的要求，又要满足作战期间各种保护人力、物资、医疗设备等要求，即防空地下室结构设计应同时满足平时和战时两种不同荷载效应组合的要求。因此在设计过程中要特别考虑平战结合的原则，综合本地水土类型、防护要求、平时使用要求等因素，在确保安全的基础之上，选择出经济成本最低、最科学合理的结构类型。当平日的结构需求和战时存在差异化标准的时候，需要及时的实现平战功能的转换，完成人防地下室角色的转变。

2人防地下室结构设计的问题分析

2.1人防地下室的外墙配筋问题

人防地下室的外墙两侧不完全相同，其一侧与室外岩土接触，接承受土中压缩波作用，另一侧为防空地下室内部的墙体。外墙在地下室承重功能上面起到很大一部分作用。外墙的配筋和结构应该通过计算当地建筑的实际受力情况，依靠数据来设计配筋。地下室内部的横隔墙较多时可双向计算，当地下室内部横隔墙较少时可单向计算。无论是单向板还是双向板，力主筋都应该被布置在墙板的外侧，将不受力的水平分布筋布置在墙板的内侧。另外外墙配筋的钢筋间距最好采用100或150的间距，这样可以大大提高墙体的抗裂防水效率，注意根据墙体的框架结构控制好墙体在框架柱处的水平钢筋配筋率。由于整个地下室超长，所以应该采取补偿收缩混凝土，膨胀加强带，后浇带，增加水平温度筋等措施以防止地面和墙体开裂。

2.2材料可塑性低，结构选择不合理

防空地下室结构的选择，应该根据作战时的防护要求、平战结合的原则、工程地质情况等因素综合分析确定。但是在实际情况中总会出现一些结构选择不合理、材料选择不科学的现象，造成人防地下室的设计成本浪费。地下室本身是不利于平战结合的，所以在设计其结构时要考虑诸多复杂的布置方式。加载速率会直接影响到建筑材料的力学性能。作战时武器爆炸会使人防地下室的部件经历毫秒级快速变形，这对材料的采用提出了极高的要求，所以设计人员必须对相关规范、图集条文和计算公式非常熟悉，对专业知识、经验有一定的掌握和积累，走在科技前沿，才能为地下室设计选取最合适的材料，设计更加合理的人防地下室结构，将成本和损害降到最低。

2.3荷载取值不足或出现遗漏

人防工程区别于其它建筑物的地方在于它是以平战结合为原则而设计的，既要满足平时的居住需求，又要满足在战时保护城市居民生命安全的要求并坚持工作的一种具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷载较一般结构大几十倍至数百倍，而且密闭要求很高。有时一些工程为了满足平时使用的诸多要求，往往会忽略了荷载取值的精准度，在工程建设过程中，常常会出现荷载取值不足或荷载遗漏的情况。在进行荷载组合时，必须要明确上部建筑物自重标准值，设计时应认真分析确定采用哪种组合模式。另一方面考虑顶板的组合中上部建筑物的倒塌荷载值，倒塌荷载作用的时间较短，作用范围也有一定的局限性，因此要结合实际情况，慎重考虑是否在顶板荷载组合中计入倒塌荷载值。聘请专业的投计人员，在设计过程中采取等效静荷载的方法，在明确了人防地下室结构的各个构建的等效静荷载值后，开展结构计算，以达到精准取值的效果。

作者:王桂起 单位:东北林业大学工程咨询设计研究院有限公司

参考文献

人防结构设计篇7

关键词：人防工程；结构设计；分析

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：

随着社会科技的高速发展，可以说我国的人防工程逐渐由古老的地道战形式，转变成坚固、美观的建筑形式。地下人防工程能够合理来利用地下的空间，同时打破了拆迁以及文物保护的一系列矛盾，能够合理的解决新旧建筑的结合与功能拓展，为地面上创造了更加开辟的空间，符合了现代城市建设的紧凑化以及人文关怀的一系列新理念。

1 人防结构设计的特点及原则

1.1 防空地下室结构设计的特点

1.1.1 设计目标可靠指标可适当降低

一般的工业与民用建筑在使用时的静荷载，是其永久作用的主要荷载，一旦造成破坏，造成的后果非常严重，因此要求在民用工程设计中对结构构件承载能力极限状态的可靠指标要求很高，而对人防工程而言，由于炮航弹的冲击爆炸荷载或核爆炸冲击波荷载作用时间很短，而且是只分别考虑一次瞬时作用，所以可以允许防空地下室防护结构有相对较低的安全度，承载能力极限状态的可靠指标要低很多。

1.1.2 结构可采用按弹塑性体系设计

静荷载作用下的钢筋混凝土构件，如果构件的变形进入了塑性阶段，此时构件就会在静载的持续作用下因失去承载能力而破坏，而防空地下室的人防荷载是动荷载，具有瞬息和短暂作用的性质，并随时间而衰减，因此即使结构构件进入了塑性屈服状态，只要动荷载作用引起的构件最大变形不超过结构破坏的极限变形，在荷载作用消失以后，构件作有阻尼的自由振动，其振动变形将因阻尼的影响而不断衰减，最后恢复到一定的静止平衡状态，此时虽然会出现残余变形，但对防空地下室而言仍能达到承载能力和密闭性的要求。

1.1.3 设计采用的材料强度值要提高

人防结构承受的是瞬间作用的动荷载，在快速加载时，由于材料达到破坏的变形来不及展开，加载的数值已经达到最大并开始卸载，反映在材料试验加载的数值上，就表现为材料的强度的提高，对于地基的承载力，人防动荷载作用时，其承载力也是要提高的，能提高几倍到十几倍，甚至更高。

1.2 防空地下室结构设计的原则

防空地下室防核武器抗力级别可分为五个抗力等级：4级、4B级、5级、6级和6B级。防常规武器抗力级别可分为二个抗力等级：5级和6级，按照人防工程“长期准备、重点建设、平战结合”的建设方针，必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力，防空地下室结构在武器爆炸动荷载作用下，应验算基础本身的强度(受弯、受剪、受冲切承载力等)，可不验算地基承载力与地基变形，基础平面尺寸根据平时荷载组合作用计算确定，在武器爆炸动荷载作用下可不进行验算，多层或高层地面建筑的防空地下室，防空地下室是整个建筑结构体系的一部分，其结构设计要同时满足平时荷载效应组合和战时荷载效应组合的要求，并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。

2 防空地下室人防结构工程设计内容与方法

2.1 防空地下室底板及基础设计

2.1.1 地下室底板人防荷载的确定

以某花园防空地下室工程为例，由于是两层地下室，地下二层底标高为一9．800，常年地下水稳定水位为一7．800，基础形式采用人工挖孔桩和独立柱基，根据《人民防空地下室设计规范》不考虑常规武器的作用，所以应按核武器作用下的等效荷载计算，取人防底板荷载为25KN／m2，由于本工程基础不是采用箱基和筏基，底板荷载组合中应计入水浮力，且设计水头应为2米，在此项荷载组合中，人防荷载为等效静荷载，分项系数为1．0，水浮力为对整体结构是不利的，分项系数应为1．2，荷载计算确定后，按倒楼盖进行计算基础梁及底板，基础的截面则由平时荷载的组合确定。

2.1.2 地下室底板的特殊情况

在某些地区，经常能碰到地下室没开挖多深就见全岩了，且地下水水位较深，此时常采用独立柱基，以中风化岩石为持力层，底板也完全座落在岩石上，此时可以不考虑人防底板荷载，也不用考虑200mm 的构造厚度，完全由平时荷载控制。另一种情况是基础形式为端承桩，底板下～ 252 一土的类型为非饱和土，也可以不考虑人防底板荷载的作用，底板完全由平时荷载控制，按平时做法做。

2.2 防空地下室顶板设计

地下室人防荷载可参考《人民防空地下室设计规范》中相应款项，对于低级别的防空地下室，应先根据人防口部距外墙的距离来判断是否考虑常规武器的作用，然后再与核武器作用下的荷载作比较，看顶板动荷载是由常规武器控制还是由核武器控制，这里应该注意的是在选用规范表4．8．2中核武器作用下的顶板荷载时顶板区格最大短边净跨1o时，对于粱板结构1O指的是次梁间的距离，对于无梁楼盖，1O指的是柱轴线间的距离。以上述某花园为两层地下室，地下一层考虑上部建筑的影响取为55KN／m2，地下二层的顶板应按防护单元间隔墙的等效荷载标准值确定，应取50KN／m2。当上下两层为一个防护单元时，中问楼层可不考虑人防荷载的作用。但应按构造做200mm的钢筋混凝土楼板，配筋按平时荷载组合计算。

2.3 防空地下室框架柱和口部墙体设计

防空地下室框架柱主要由平时荷载控制，对于高层建筑下的防空地下室可以不考虑人防荷载的作用，对于口部的门框墙，临空墙则由人防荷载控制，其尺寸如果符合FG01～05的规定则可以套用图集，否则要重新计算，在门框墙和有封堵的临空墙计算中，我们常常会遇到门洞口有一边或两边的门垛尺寸较长，超过了800mm时，或当门洞上边墙悬臂较长时，需要在门边加竖向柱和在门洞上边加水平梁，这时如何选择受力模型很关键，如果选择不当则会造成截面和配筋过大，浪费经济，根据我自己的设计经验，看层高和门洞两侧的墙那个距离小，选距离小的为主梁，距离大的那边加的梁或(柱)搭接在这道主粱上，这样的计算模型为最合理的模型，也是最节约，最经济的。

2.4 防空地下室临战转换措施设计

防空地下室要做到平战两用才能取得更大的社会效益和经济效益，这就要求防空地下室要能够进行平战转换，就要进行封堵设计，我们目前用的人防标准图集中对型钢封堵洞口，都是在底板上预留一个200 mmxl50 mm的槽，临战时将型钢放到槽中固定，这在实际施工中很容易被遗漏，施工单位施工起来难度也比较大，因此我在设计中将留槽改为预埋钢板，封堵时只要将型钢下端焊在钢板上就可以了，钢板的厚度和焊缝的大小，由具体的计算确定，这样就大大降低了施工的难度，实践证明，此改进是非常可行的。以上是我对附建式防空地下室结构设计的一些看法，当然遇到具体的设计时。设计思路和处理的办法是可以灵活变通的，但有一条原则，平战结合的防空地下室设计不仅应满足战时的防护要求和使用要求，还要满足平时使用的各项要求，使其做到安全、适用、经济、合理。

3 结束语

防空地下室是人防工程的重要组成部分，防空地下室工程的大量修建是战时防空、保障人民生命安全的重要措施。防空地下室设计时必须满足其战时对核武器、常规武器和生化武器的各项防护要求，防空地下室设计中均不考虑核武器和常规武器的直接命中。防空地下室作为人防工程的一类，它的显著特点除了在设计中要达到规定的抗力级别(也就是相应的人防等效静荷载级别)外，还必须满足战时密闭性的要求。

参考文献:

[1] 胡俊杰，试论人们防空地下室的结构设计[J]，科技资讯，2009,（2）

[2] 李威，关于人防结构设计分析[J]，城市建设理论研究，2011,（21）

[3] 黄伏祥，人防地下室设计若干问题探讨[J]，江西化工，2010,（4）

人防结构设计篇8

关键词：人防；地下室；变形缝

中图分类号：R852文献标识码： A

引言

人防建设是我国经济和社会发展的重要方向,是全面建设小康社会的重要内容,是城市可持续发展的重要环节。为了合理利用土地,有效解决城市环境质量差、交通拥挤、抗震减灾等问题,中心城市地下停车场、地下商业街、地下人行通道等工程的建设必然加速。对于这些平时使用的地下空间,经过合理设计、技术处理,就能在战时转换为人民防空工程。在大量的人防工程结构设计中,难免会遇到变形缝的设置问题。如何解决变形缝的设置是结构设计需要研究的课题。

一、变形缝的通常设置标准

设置变形缝的做法通常是：将建筑物在其长度方向上每隔一定的距离就设置一个一定宽度的缝隙，将建筑物的构件如：屋顶、侧墙体、地下室地面等全部断开。然而，防空地下室的变形缝，要出于防水的要求，通常采用内埋式或者可卸式止水带，比如一些橡胶、塑料、金属等等，并且再用沥青砂浆、麻丝等填嵌变形缝。但是，建筑物的基础部分深埋在地底下，受温度的影响不太大，所以不用设置变形缝。

根据我国现行规范《混凝土结构设计规范》，变形缝的两缝间距一般为2厘米到3厘米，但是一般终究是一般，特殊情况还是存在的，因为建筑材料受温差影响的大小不一，施工条件不定，当地温差大小不一样等等，所以要根据实际情况确定，间距大或是小都会减弱变形缝的功能，影响变形缝的使用寿命。所以变形缝的间距要适宜。

二、变形缝两侧设双墙双柱

当遇到地下室由于地质条件限制或上部荷载差异较大等不得不设变形缝时,通常在缝的两侧设双墙双柱,人为地将变形缝两侧划分为相邻的两个防护单元。如果两个单元之间需要开设通道口时,需要根据5规范6第3.2.11条的规定,在变形缝至防护密闭门之间必须留足门扇的开启距离。这种处理方式虽然满足了人防防护功能的要求,但影响了人防单元的划分,给地下室平时设计带来很多问题,同时又增加了一道墙,相应地在车道位置又会增加一道临战封堵。这样既影响了地下室的平时使用功能,甚至会占用车位,又增加了临战封堵量,建设单位一般不愿接受这种处理方式。

三、在人防地下室中变形缝的设置与否

在一般的建筑中必须设置变形缝的情况主要有三类：一是建筑物长度超过一定限度；二是建筑平面复杂，变化较多；三是建筑中结构类型变化较大。

我国人防工程急剧扩大，大面积的人防地下室被建造，它不仅仅用于战时的藏匿，更用于平时的生活需要。人防地下室的长度远远超过了人们的想想，而且又需要满足现代人们创新的需求，它已经不仅仅是一个洞，它需要外观的设计，内层的创新，建筑结构类型的繁杂，致使变形缝结构不得不被采用，用以加强人防地下室的结构强度和性能，给人们以安全，经济，实用的感觉。

而且由于大型地下室大多采用超长超宽混凝土结构，故必须在平面应力集中部位采取有效措施解决其抗裂问题，所以必须设置变形缝。这样一来，变形缝也起到了抗渗防漏的作用。

设置变形缝是为了满足混凝土干缩和热胀冷缩的变形要求。大量工程实践证明，结构留缝与否并非决定结构变形开裂的惟一条件，混凝土开裂的主要原因是变形作用所引起，包括温、湿度和不均匀沉降等。超长结构结构设计时要考虑的主要问题是由变形作用引起的裂缝，而结构长度是影响温度应力的重要因素，为了削减温度应力，取消温度变形缝。

由此看来，变形缝的设置与否，或是设置的宽度大小，要根据实际情况而设定。

四、设置变形缝过程中遇到的问题

1、设定变形缝的两缝间距相当重要，然而照本宣科的做法永远不可能适用一切的实际问题，所以确定缝隙的大小成了一个很关键的步骤。采用的缝隙过大或过小，以及没有考虑安装时的温度而调整间隙，特别是针对板式橡胶伸缩装置，易造成破坏，而且不是缝隙越大越好的，缝隙越大伸缩装置越容易遭破坏，所以合理预留变形缝宽度，可使其在夏季挤紧，到冬季温度降低时才会拉开，从而有效提高变形缝寿命。建筑物上设置单个变形缝的最大间距，应根据建筑材料、结构形式、使用情况、施工条件以及当地气温和湿度变化等因素确定，砖石结构为100～150米，钢筋混凝土结构为35～75米，无筋混凝土为10～20米。

2、没有一个统一的标准，只能根据有关规定以及相关的经验设定。在建筑物中设置变形缝及其最大间距问题，目前认识不尽一致，国与国之间的规定和作法也不相同。例如一些东欧的国家，则采取严格的变形缝间距，以防止人防地下室产生裂缝现象。但是日本、美国等是在计算中考虑温度应力，一般不设变形缝。中国也是刚刚开始研究变形缝的问题，提出了初步的理论依据，解决了一些实际问题。

3、人防地下室的变形缝设置不当，还会引起渗漏现象。一般的施工时间跨越夏季和秋季，主要集中在夏秋之交施工。发现渗漏时一般已是冬季，此时室外温度在-1℃～-3℃。主要原因还是施工时没有完全考虑到温差所带来的影响，致使变形缝的性能发挥受到影响。而且地下室混凝土受季节温差、内外温差影响较大，可以判定变形缝的变形的主要原因是受温差影响造成水平方向的收缩而引起的。

五、解决这些问题的措施

1、由于混凝土在浇灌后的一段时期内会出现较大规模的形变过程，然后在逐渐趋于稳定，我们可以再施工的时候利用这一特性，将沿钢筋混凝土结构的长向分成几段，在它们中间留变形缝，等到这一期工程完成30到60天后，再浇灌合缝。这种只在施工期间保留的临时性温度收缩缝，称为后浇缝，或称收缩带。后浇缝的宽度一般为50～100厘米，缝的间距约为20～25米，并尽量和施工时的接缝结合设置；此外，缝的填充材料可用掺铝粉的混凝土。

2、对于人防地下室的变形缝受温差的影响太大的情况，可以将止水带上网中环直径设计值加大至9cm，当施工放入时，可以挤压成扁环状，这样就可以给以后由于温差的变化而引起的变形缝的形变预留出了足够的空间。

3、在修补加强时，缝侧混凝土内预留斜插注浆孔，底板、墙板设可拆卸式止水带，墙缝外侧设钢筋混凝土挡板及嵌缝材料，顶板上设泛水墙，顶板中埋式止水带设于泛水墙上部，顶板缝底设天沟。

4、设置膨胀加强带。为了防止或是减少混凝土裂缝现象的发生，我们在施工的时候可以在一定的部位（例如混凝土结构收缩应力和收缩变形较大的部位），设置强度等级较高，而且具有一定的体积膨胀率的混凝土补偿带。因为这样就减少了收缩应力，从而限制混凝土的变形和开裂。具体做法是，在原规定设置变形缝处留出2m～3m左右距离浇筑掺有膨胀剂的补偿混凝土，但是与其他混凝土同时浇筑完成。这种方法实际上是使混凝土在硬化过程中产生膨胀作用，受钢筋和临位的约束，在结构中建立一定的预应力来补偿混凝土在硬化过程中产生的温度和干缩拉应力。在施工时，加强带外用相对较低标号的膨胀补偿收缩混凝土，加强带内用相对较高标号的膨胀混凝土。我们有时候采用这种方法来代替后浇带，既达到了连续浇筑的目的，也解决了混凝土裂缝的问题，又大大加快了施工的进度。

结束语

总之，人防地下室设计是工程建设中经常遇到的问题，而在这之中，变形缝的设置又占有举足轻重的地位。我们在施工过程中，要综合考虑各种因素，选定好变形缝的缝隙大小，尽量避免施工过程中以及后续防护过程中的麻烦问题。

参考文献

[1]王跃峰.浅析桥梁伸缩缝的病害及防治[J].山西建筑，2010，(22).

人防结构设计篇9

【关键词】人防地下室；结构设计；爆炸动荷载

人防空地下室的孔口防护包含三部分的设计内容:一是防护密闭门与消波系统的设计，二是出入口通道内临空墙、门框墙的设计，三是孔口其它构件，如风井、防倒塌棚架、开蔽式通道、相邻单元之间的隔墙等的设计，其中第二、三条中的临空墙、相邻单元之间的隔墙已在前面谈到了荷载确定，设计时可按一般墙体的计算模式，考虑人防设计的特点计算出内力和钢筋。而门框墙、扩散室、防倒塌棚架、出入口等构件的设计都具有一定的特殊性，下面就比较特殊但又常见的人防结构构件的设计要点做简单陈述。

1 钢筋混凝土防护密闭门门框墙

1.1 作用在悬臂端的弯矩，可按下列公式计算:

1.2 作用在悬臂端的剪力，可按下列公式计算:

；式中: -由门扇传递给门框墙的作用力，可分别按5.2.5条相关条款计算。

1.3 当门洞边长大于或等于2倍墙体悬挑长度时，宜按牛腿或悬臂梁计算。

当C/h0≤1时，按牛腿计算; C/h0＞1时，按悬臂梁计算。

式中:C--换算剪跨比， ；M、Q-门洞边单位长度内牛腿或悬臂梁根部的弯矩、剪力，h0-截面有效高度。

1.4 当门洞边长小于2倍墙体悬挑长度时，应按双向板进行计算。当平时使用时需要的出入口通道均较宽，而战时又相应较窄，这样有可能会使门框墙的悬臂长度过长，而使水平筋过大，这种情况下，可考虑在不影响功能使用的前提下，采用在洞口上边设梁和洞口两侧设柱的方案，从而改变门框墙的受力形式，可以得到较为经济的设计效果。此时在水平荷载作用下，洞口左右两侧和上部的双向板可按临空墙的等效静荷载标准值进行计算，但周边的梁、柱和下端的悬臂板必须按防护密闭门门框墙的等效静荷载标准值进行计算。门槛与上挡板在垂直荷载作用下可按底梁与顶梁计算，以确定梁的主筋与箍筋，并应与水平荷载作用下相应的钢筋叠加作为最终配筋。

2 扩散室

扩散室的内部空间尺寸一般由建筑专业依据防空地下室的抗力等级、通风量、设备容许压力以及扩散室所处的建筑条件等因素确定。

2.1 扩散室前墙为安装悬板活门的临空墙，前墙墙面本身承受的荷载及活门传来的荷载均可按临空墙等效静荷载标准值取值，扩散室与室外(空气)相邻的顶板、底板及外墙，其等效静荷载标准值可按临空墙等效静荷载标准值取值。

2.2 扩散室与土相邻的顶板、底板及外墙，其等效静荷载标准值可按土中压缩波压力确定相应的荷载。

2.3 扩散室与防空地下室室内相邻的墙，作用在扩散室一侧的水平等效静荷载标准值与扩散室的容许压力有关。对设有滤毒通风的进风口扩散室按40kN/m2取值，对排风口和未设滤毒通风的进风口扩散室按65kN/m2取值。

2.4 如果风量较大，可在一个墙面上安装2个门式悬板活门。若2个活门型号相同，在人民防空地下室设计规范(GB50038-2005)中附录F的消波系统计算公式中的S取活门通风的总面积;若2个活门型号不同时，为确保安全，宜按大的活门参数乘2代入S。

3 开敞式防倒塌棚架

3.1 等效静荷载

防空地下室室外开敞式防倒塌棚架，一般由现浇顶板、顶板梁、钢筋混凝土柱和非承重的脆性围护构件组成。在地面冲击波作用下，围护结构迅速遭受破坏被摧毁，仅剩下开敞式的承重结构。由于开敞式结构的梁、柱截面较小，因此在冲击波荷载作用下可按仅承受水平动压作用。甲类防空地下室室外开敞式防倒塌棚架，由空气冲击波动压产生的水平等效静荷载标准值及由房屋倒塌产生的垂直等效静荷载标准值可按表1采用，水平与垂直荷载二者应按不同时作用计算。

3.2 受力特征

开敞式防倒塌棚架在核爆动荷载作用下，其破坏程度取决于合成荷载。当冲击波的运动方向与构件表面垂直时，则作用在柱正面(迎爆面)和背面的合成荷载为零。当冲击波的运动方向与顶板面平行时，作用在顶板上下的合成荷载为零。

所以，开敞式防倒塌棚架只需考虑作用在檐口波水平动压和作用在顶板上的倒塌荷载进行设计。由于动压在先，倒塌在后，因此对这两种荷载应分别计算和配筋。

作用在开敞式防倒塌棚架上的核爆动荷载由于冲击波来自前后、左右方向，因此在设计柱时每根柱均要按两个方向分别进行计算，并应按两个方向进行对称配筋。

3.3 构造要求

3.3.1 顶板应采用水平板，不宜做成折板或拱形板。如考虑美观，可用易破碎的轻质材料做简单的装饰。

3.3.2 檐口应按平时荷载进行设计，在核爆动荷载作用下，为了减轻柱的承载能力，考虑檐口被破坏，因此檐口不宜挑大，一般取300~50Omm，厚度应减薄，挑檐板在下部受压区不应配筋，在其上部不应做钢筋混凝土女儿墙。

3.3.3 维护墙应采用在冲击波作用下易破碎的材料构筑，维护墙与柱不应采用钢筋锚固。

3.3.4 柱宜采用正方形截面，其截面尺寸为:6级不宜大于250mm×25Omm;5级不宜大于300mm×300mm，尽可能减少柱的受荷面积。

3.3.5 柱的上端钢筋应伸入边梁和顶板进行锚固，但不应伸入挑檐板板内，伸入基础的钢筋长度不应小于1m。

4 叠合板

叠合板的构造应符合下列规定:

4.1 叠合板的预制部分应作成实心板，板内主筋伸出板端不应小于130mm;

4.2 预制板上表面应做成凸凹不小于4mm的人工粗糙面;

4.3 叠合板的现浇部分厚度宜大于预制部分厚度;

4.4 位于中间墙两侧的两块预制板间，应留不小于150mm的空隙，空隙中应加l根直径12mm的通长钢筋，并与每块板内伸出的主筋相焊不少于3点;

4.5 叠合板不得用于核4B级、核4级防空地下室结构。

5 出入口

5.1 受力特点

5.1.1 防空地下室室内出入口

室内出入口由于战时允许被堵塞，所以在室内出入口处除临空墙外，其它与防空地下室无关的墙和楼梯等均不计入爆炸动荷载的作用。

5.1.2 防空地下室室外出入口

无顶板敞开段通道结构，由于内压大于外压，通道外墙不会向内坍塌。因此，可不验算爆炸动荷载的外压作用，仅按平时荷载设计挡土墙即可;有顶板的土中封闭段通道结构，作用在顶、底板和外墙上的等效静荷载可按相关条款确定;土中竖井结构，无论有无顶板，作用在土中竖井井壁上的等效静荷载标准值可按第五章中有关外墙的等效静荷载标准值qe2确定。当竖井埋置较深时，可进行分段计算，也可按等效静荷载和静荷载进行最不利组合作为该竖井的设计计算荷载。

5.2 室外出入口内封堵构件及其支座和联结件

常规武器爆炸动荷载作用时间相对于核武器爆炸来讲，要小的多，一般仅数毫秒或几十毫秒。对于室外出入口内封堵构件如防护门、封堵构件及其支座和联结件，在这样短的荷载作用下易发生反弹，造成支座处的联系破坏，例如防护门的闭锁和铰页等。因此应验算常规武器爆炸作用在其上的负向动反力(反弹力)，负向动反力的水平等效静荷载标准值对常5级可取13OkN/，对常6级可取60kN/，反弹荷载按弹塑性工作阶段计算，构件的允许延性比（β）取3.0。

人防工程的出入口设计很重要，要有足够的防倒塌能力，规范要求:“首层楼梯间直通室外的门洞外侧上方设置的防倒塌挑檐，其上表面与下表面应按不同时受荷分别计算，上表面等效静荷载标准值取50kN/，下表面等效静荷载标准值取15kN/。”可见人防工程对出口挑檐的结构承载力要求是很高的。但是，实际工程中，有些小区为了上部景观的需要，采用了很多轻钢玻璃雨篷结构，这作为人防工程的出入口是不合格的，设计人员应加以重视。

6 其他

人防结构设计篇10

关键词：人防地下室；结构设计；施工 ；问题；解决方式

一、人防工程概述

人防工程即人民防空工程，是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，他具有着防范和减轻空袭危害的作用，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。防空地下室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的防护设备，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的设计。

二、人防工程设计中的问题

1.人防地下室外墙配筋。

人防地下室外墙为一侧与室外岩土接触，直接承受土中压缩波作用，另一侧为防空地下室内部的墙体。顶板与外墙之间二者刚度接近时，外墙上部可近似按固定端与铰支之间的支座情况考虑；底板刚度远大于外墙时，外墙下部支座可视作固定端，各构件之间支座条件应相互协调一致，需注意配筋及构造应与实际受力状况相符。当地下室内部横隔墙较多或上层建筑的柱子沿外墙向下直通到基础底板，外墙可按支承在内部横墙与楼板上的双向板计算；当地下室内部横隔墙较少或无横隔墙时可考虑上下两端支承，按下端嵌固在基础底板、上端简支或嵌固在顶板的单向板计算。这与外墙所受平面外水平荷载的作用特点是一致的。这样计算得到的配筋是受力主筋，即竖向分布筋。对于单向板或双向板而言，受力主筋应布置于墙板外侧，而非受力的水平分布筋布置于墙板内侧。这与一般剪力墙分布筋的排列方式不同。但很多设计中外墙钢筋按一般剪力墙的排列方式布置，这将造成墙体的有效厚度减小。人防工程中的临空墙和防护单元隔墙钢筋也应同外墙布置，如果兼作剪力墙时，仍需满足平时荷载工况作用下的承载力和稳定性要求。

2.防护墙体的厚度局部削弱。

人防地下室与非人防地下室之间的防护密闭隔墙由于设备暗装，导致防护隔墙局部不满足防护与密闭要求的厚度。这就要求结构专业设计人员对此问题予以重视，注意与设备专业之间的协调，与人防地下室相关的墙体上不宜设置暗装的设备箱盒。若不可避免时，应与相关专业协调处理，以满足防护密闭隔墙的强度和密闭要求。

3.门框墙上挡墙加强梁的设置位置。

当防护密闭门上挡墙较长时，往往需在挡墙下端设置加强梁，作为抵抗水平冲击波荷载的加强构件。需注意的是，加强梁距上挡墙下边缘应预留250～300mm高度，以便内侧的密闭门或防护密闭门有足够的水平开启空间。而且加强梁纵筋应锚入门框两侧的竖向加强暗柱中，以形成明确的洞口加强传力体系。

4.防倒塌措施

城市地下空间结建式人防工程的开发，多是以经济利益为主，常常忽略人防工程的出入口防倒塌问题，多数出入口设置在建筑物倒塌范围之内，有的甚至没有采取防倒塌和堵塞措施，也没有进行战时防倒塌和堵塞的转换设计。这些对战时人防工程出入口构成了安全隐患，需要设计时合理布局出入口。

对于人防地下室抗力等级为5，6级的室外出入口，战时需设置防倒塌棚架，而平时不便设置永久性防倒塌棚架，可选用临战快速组装的钢结构装配式防倒塌棚架，在混凝土结构施工时预留埋件即可。

三、人防工程施工中的问题

1.梅花形拉结筋的布设。

人防地下室的维护结构战时受冲击荷载较大，需要设置梅花形拉结筋以利于抗剪，同时方便施工。双面配筋的钢筋混凝土板、墙体应设置梅花形排列的拉结钢筋，拉结钢筋长度应能拉住最外层受力钢筋。施工人员由于缺乏人防工程专业规范要求的知识，将人防工程按照普通地下室进行施工操作，漏设人防底板、顶板的拉结筋。当人防工程底板内力由平时荷载控制时，可不设置梅花形拉结筋。为避免此问题的发生，设计人员需在图纸交底时强调相关注意事项，监理单位也应重视施工前和施工中的监理。

2.墙体施工缝止水钢板处拉结筋、箍筋的布置。

地下室外墙、水池侧墙、扶壁柱等有防水要求的墙体，在高出底板表面不小于300mm的位置留设水平施工缝，而此处的结构受力通常较大，地下室墙体的施工缝需按照构造设置止水钢板，止水钢板宽度范围内的拉结筋、箍筋时常被施工人员割断，破坏了结构的安全

结构设计按照受力分析，选择受力较小又便于施工的位置留设施工缝。

3.墙体拆模后留有拉结模板的螺栓孔。

施工单位为了增加模板工具的周转使用次数，在地下室墙体中使用带套管的对拉螺栓，拆模后留下连通孔，严重影响人防地下室的密闭性与防水性能。

4.平时出入口的封堵不符合规范与构造要求。

有的施工单位为了预埋件与墙体抹灰面平整，而将平时出入口的封堵预埋边框凸出墙面，影响战时的封堵效果；有的垂直封堵地沟长度仅与出入口宽度相同，不满足封堵的构造要求。

5.人防口部施工问题。

口部是人防工程的重要组成部分，也是易受打击的部位，它的好坏直接影响工程是否能达到防护要求。口部防护的重点是防护密闭门及其配套的防护密闭门门框墙；防爆波活门及其配套的活门门框墙；门框墙的预埋件、通风、给排水、电气等设备所需的预埋管等。在人防工程口部施工中还存在一些问题，门框墙预埋件不到位；上挡墙施工方向性错误；下门槛及门框墙不与主体一次浇筑混凝土到位；活门门框墙的上挡墙与下门槛及左右活门门框墙大部分漏做；设备工种的预埋管遗漏。这些问题有的造成人防工程结构构件强度削弱，安全度降低；有的造成人防工程密闭性能差、防毒功能降低，使人防工程的防护达不到相应的抗力要求，给人防工程的防护带来极大的隐患。必须进行加固改造，否则就会使人防工程失效。

四、结束语

人防地下室是为战时服务，具有预定战时防空功能的特殊地下建筑，与普通地下建筑相比较，其使用对象、条件、要求均有明显差别，从而在设计原则、设计标准和处理方法上，均与普通地下建筑不同。人防工程建设已成为城市建设的重要组成部分，要充分发挥人防工程的平战结合功能，需要设计、施工、监理等各方通力合作，才能消除上述例举的工程问题，使人防地下室的建设质量符合国家工程建设规范要求。 ■

参考文献

[1] 人民防空地下室设计规范(GB50038-2005)[S].内部发行,2005

[2] 住房和城乡建设部工程质量安全监管司，国家人民防空办公室，中 国建筑标准设计研究院.全国民用建筑工程设计技术措施-防空地 下室(2009年版)[M].北京:中国计划出版社,2009