人防工程附建式防空地下室结构设计研究 作者：曹佳莹
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第05期
摘 要：目前，防空地下室设计中，相当部分的设计单位对人防规范不熟悉， 甚至专业人才配备不齐， 使设计出来的防空地下室难以达到要求。下面着重，就防空地下室结构设计的特点和相关注意事项以及主要设计内容和方法进行相关的研究与探讨，以供大家参考借鉴。 关键词：防空地下室；结构设计
引 言：防空地下室是国防的重要组成部分，它在提供突发事故的避难场所上发挥着重要的作用，维护了社会的稳定。防空地下室是和地面修建在一起的，在战争爆发的时候，被应用为人民防空的建筑地下空间，可以躲避战争带来的核武器、生化武器及常规武器的危害，从而在最大程度上保证民众的生命安全。
1 防空地下室结构设计的主要特点
1.1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。
1.2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。
1.3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。
2 防空地下室设计的注意事项
2.1 防空地下室设计既要符合战时防护及使用功能的要求， 又要考虑平时使用功能要求， 当二者要求不一致时， 设计中应具有平战功能转换措施， 该措施应能在规定的时限内完成防空地下室的功能转换。
2.2 地面的多层或高层建筑物， 对于战时各种破坏因素有一定的削弱作用 ， 设计防空地下室时既要考虑这一因素， 又要考虑地面建筑物因战时极易发生火灾而产生高温和大量有害气体， 对密闭性能不好的地下室内隐蔽的人员造成伤 害或不能忍受的热环境的防备。
2.3城市地面建筑物的下面， 各种埋设管线及地下构筑物较多， 设计防空地下室时应尽量避开。对于非人防工程本身所需的一切管道， 不允许穿越人防工程 的围护结构。上部建筑的生活污水管、雨水管、燃气管不得进入地下室。当因条件限制需要穿过其顶板时， 只允许公称直径不大于150 mm 的管道穿过， 但应采取防护密闭措施。
3 防空地下室人防结构设计内容与方法探析
3.1 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 mm x l50 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，因此在设计中可以将槽改为预埋钢板，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。
3.2 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，根据相关的设计经验，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。
3.3 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10时，对于粱板结构10指的是次梁间的距离，对于无梁楼盖，10指的是柱轴线间的距离。以某建筑为例，该建筑为两层地下室，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，中间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。
3.4 防空地下室底板及基础设计
（1）地下室底板人防荷载的确定
以某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-9.800，常年地下水稳定水位为-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）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。
4 结束语
综上所述，防空地下室具有战争时与和平时的双重保护作用，对维护社会的稳定具有重要的意义，随着相关设计技术逐步完善，防空地下室的设计技术和转换技术将变得更加简单，防空地下室的构造也会越来越适应现代社会的需要。
参考文献：
[1] 张仁照.防空地下室建筑设计若干问题的探讨[J].中华建设，2011（06）.
[2] 陈 纯. 人防地下室结构设计要点剖析[J]. 科技信息，2007，（15）.
人防工程附建式防空地下室结构设计研究 作者：曹佳莹
来源：《建筑工程技术与设计》2014年第05期
摘 要：目前，防空地下室设计中，相当部分的设计单位对人防规范不熟悉， 甚至专业人才配备不齐， 使设计出来的防空地下室难以达到要求。下面着重，就防空地下室结构设计的特点和相关注意事项以及主要设计内容和方法进行相关的研究与探讨，以供大家参考借鉴。 关键词：防空地下室；结构设计
引 言：防空地下室是国防的重要组成部分，它在提供突发事故的避难场所上发挥着重要的作用，维护了社会的稳定。防空地下室是和地面修建在一起的，在战争爆发的时候，被应用为人民防空的建筑地下空间，可以躲避战争带来的核武器、生化武器及常规武器的危害，从而在最大程度上保证民众的生命安全。
1 防空地下室结构设计的主要特点
1.1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。
1.2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。
1.3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。
2 防空地下室设计的注意事项
2.1 防空地下室设计既要符合战时防护及使用功能的要求， 又要考虑平时使用功能要求， 当二者要求不一致时， 设计中应具有平战功能转换措施， 该措施应能在规定的时限内完成防空地下室的功能转换。
2.2 地面的多层或高层建筑物， 对于战时各种破坏因素有一定的削弱作用 ， 设计防空地下室时既要考虑这一因素， 又要考虑地面建筑物因战时极易发生火灾而产生高温和大量有害气体， 对密闭性能不好的地下室内隐蔽的人员造成伤 害或不能忍受的热环境的防备。
2.3城市地面建筑物的下面， 各种埋设管线及地下构筑物较多， 设计防空地下室时应尽量避开。对于非人防工程本身所需的一切管道， 不允许穿越人防工程 的围护结构。上部建筑的生活污水管、雨水管、燃气管不得进入地下室。当因条件限制需要穿过其顶板时， 只允许公称直径不大于150 mm 的管道穿过， 但应采取防护密闭措施。
3 防空地下室人防结构设计内容与方法探析
3.1 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 mm x l50 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，因此在设计中可以将槽改为预埋钢板，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。
3.2 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，根据相关的设计经验，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。
3.3 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10时，对于粱板结构10指的是次梁间的距离，对于无梁楼盖，10指的是柱轴线间的距离。以某建筑为例，该建筑为两层地下室，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，中间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。
3.4 防空地下室底板及基础设计
（1）地下室底板人防荷载的确定
以某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-9.800，常年地下水稳定水位为-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）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。
4 结束语
综上所述，防空地下室具有战争时与和平时的双重保护作用，对维护社会的稳定具有重要的意义，随着相关设计技术逐步完善，防空地下室的设计技术和转换技术将变得更加简单，防空地下室的构造也会越来越适应现代社会的需要。
参考文献：
[1] 张仁照.防空地下室建筑设计若干问题的探讨[J].中华建设，2011（06）.
[2] 陈 纯. 人防地下室结构设计要点剖析[J]. 科技信息，2007，（15）.