【摘要】本文對人防結(jié)構(gòu)設(shè)計與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行比較, 人防結(jié)構(gòu)設(shè)計在很多方面與抗震設(shè)計相似，提出了一些提高延性的措施。
【關(guān)鍵詞】人防結(jié)構(gòu)設(shè)計；抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計；延性
人防地下室應(yīng)能承受常規(guī)武器或核武器爆炸動荷載的作用，人防地下室一般也有抗震設(shè)防要求，設(shè)計時應(yīng)使之能承受地震動荷載及武器爆炸動荷載作用。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計既有相同又有不同之處。下面是些粗淺認(rèn)識的總結(jié)，希望能對設(shè)計工作有些幫助。
1 荷載作用方式
相同點：兩者均為偶然荷載，均為動荷載，設(shè)計時均按一次作用考慮。不同點：人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件如果暴露于空氣中則直接承受空氣沖擊波的作用，如果埋于土中直接承受土中壓縮波的作用，因此人防荷載對結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面的是直接作用，其動荷載直接作用于構(gòu)件，其作用為外力；而地震動荷載則是由于地震時地面運動引起的動態(tài)作用，其實質(zhì)是慣性力，是間接的作用。建筑物的所有構(gòu)件（只要有質(zhì)量）均會由于地震動而存在慣性力。人防動荷載一般是直接作用于人防地下室外表面的構(gòu)件，一般可按同時作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)考慮，而人防地下室內(nèi)部的墻柱等構(gòu)件只間接承受圍護(hù)構(gòu)件及上部結(jié)構(gòu)傳來的動荷載。
2 荷載的大小
人防動荷載（即常規(guī)武器或核武器爆炸動荷載）其沖擊波壓力是隨時間變化的，為方便設(shè)計計算《人防規(guī)范》將它簡化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載并不是實際作用的力，但它方便了設(shè)計計算可以用靜力分析的模式進(jìn)行內(nèi)力計算；設(shè)計時等效靜荷載的大小的確定主要與設(shè)防抗力等級有關(guān)。
地震作用大小首先與震級、烈度、震源深度、建筑物離震源的距離等有關(guān)。其次與建筑物的質(zhì)量大小、建筑物所處的場地條件及土質(zhì)、及建筑物的動力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有關(guān)。
3 設(shè)計方法：
抗震設(shè)計方法通常為“三水準(zhǔn)、二階段”的設(shè)計方法，設(shè)防目標(biāo)為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為實現(xiàn)設(shè)防目標(biāo)取小震下地震動參數(shù)計算結(jié)構(gòu)彈性下的地震作用效應(yīng)，進(jìn)行截面承載力驗算。第二階段是大震下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗算。并通過概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施來滿第三水準(zhǔn)的設(shè)計要求。
人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的動力分析一般采用等效靜荷載法：由于在動荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件振型與相應(yīng)靜荷載作用下?lián)锨�很相近，且動荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞規(guī)律與相應(yīng)靜荷載作用下破壞規(guī)律基本一致，所以在動力分析時，可將結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡化為單自由度體系，用動力系數(shù)乘以動荷載峰值得到等效靜荷載，這時結(jié)構(gòu)構(gòu)件在等效靜荷載作用下的各項內(nèi)力就是動荷載作用下相應(yīng)內(nèi)力的最大值。按等效靜荷載分析計算的模式代替動力分析，給防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來很大方便。采用等效靜荷載分析時，為滿足抗力要求，結(jié)構(gòu)材料參數(shù)應(yīng)乘以材料強度綜合調(diào)整系數(shù)。最后結(jié)構(gòu)構(gòu)件在動荷載作用下的變形極限用允許延性比[β]來控制。按允許延性比進(jìn)行彈塑性工作階段的防空地下室，即可認(rèn)為滿足防護(hù)和密閉要求。
4 設(shè)計原則：
人防設(shè)計與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計的設(shè)計原則一樣：
4.1 結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能有足夠的延性，避免脆性破壞，鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)采取“強柱弱梁”“強剪弱彎”的設(shè)計原則。
4.2 各結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力相協(xié)調(diào)的原則，避免出現(xiàn)薄弱部位。防空地下室的結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分考慮各部位作用荷載值不同，破壞形態(tài)不同以及安全儲備不同等因素，保證在規(guī)定的動荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位（如出入口和主體結(jié)構(gòu)）都能正常地工作，防止由于存在個別薄弱環(huán)節(jié)致使整個結(jié)構(gòu)抗力明顯降低。如果某個部位失效，將導(dǎo)致整個人防區(qū)失效。同樣抗震設(shè)計也十分強調(diào)避免出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)（如薄弱層，軟弱層等），因為大震時薄弱層或軟弱層出失效將導(dǎo)致建筑物倒塌，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
5 提高延性的設(shè)計構(gòu)造措施
核武器與常規(guī)武器爆炸均屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時間短且不斷衰減的特點，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受動荷載時已經(jīng)處于彈塑性工作階段，因此，結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較大的延性，對吸收動能，抵抗動荷載是十分有利的。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計時，構(gòu)造上應(yīng)采取“強剪弱彎” “強柱弱梁”“強節(jié)點弱桿件”的設(shè)計原則。如可充分利用受彎構(gòu)件和大偏心受壓構(gòu)件的變形吸收武器爆炸動荷載作用的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負(fù)擔(dān)，確保結(jié)構(gòu)在屈服前不出現(xiàn)剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力；又如受彎構(gòu)件應(yīng)雙面配筋，對承受動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下構(gòu)件坍塌十分重要，另外在節(jié)點區(qū)應(yīng)有足夠的抗剪、抗壓能力和足夠的鋼筋錨固長度。上述這些措施和抗震設(shè)計的原則是一致的。
參考文獻(xiàn)：
[1]GB50038-2005，人民防空地下室設(shè)計規(guī)范，北京2005
[2]全國民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施-防空地下室(2009年版)，中國計劃出版社2009
