摘要：在我國的一些城市和城市中的一些地區(qū)，人防工程建設(shè)仍需考慮防御核武器。但是考慮到我國地域遼闊，城市地區(qū)之間的戰(zhàn)略地位差異懸殊，威脅環(huán)境十分不同，現(xiàn)行《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》(GB50038一2005)把防空地下室區(qū)分為甲、乙兩類。甲類防空地下室戰(zhàn)時需要防核武器、防常規(guī)武器、防生化武器等;乙類防空地下室不考慮防核武器，只防常規(guī)武器和防生化武器等。至于防空地下室是按甲類還是按乙類修建，應(yīng)由當?shù)氐娜朔乐鞴懿块T根據(jù)國家的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合該地區(qū)的具體情況確定。 

　　關(guān)鍵詞：人防地下室；結(jié)構(gòu)設(shè)計方法；工程應(yīng)用 　 

　　一、人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計方法 

　　（一）人防工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點 

　　與普通地下室相比，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要特點是要考慮戰(zhàn)時規(guī)定武器爆炸動荷載的作用。武器爆炸動荷載屬于偶然性荷載，荷載具有量值大、作用時間短且不斷衰減等特點。暴露于空氣中的防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如高出地面不覆土的外墻、不覆土的頂板、口部防護密閉門及門框墻、臨空墻等部位直接受空氣沖擊波的作用。其它埋入土中的圍護結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如有覆土的頂板、土中外墻及底板等，則直接受土中壓縮波的作用。此外防空地下室內(nèi)部的墻、柱等構(gòu)件則間接承受圍護結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)爆炸動荷載作用。 

　　防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包含兩方面：一是主體結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括頂板、外側(cè)墻、底板等其它構(gòu)件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，二是孔口防護設(shè)計，包括出入口的防護和消波系統(tǒng)（防護設(shè)備），其中出入口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道（包括風井）的計算等幾個方面，而消波系統(tǒng)則包含防爆破活門的選用和擴散室（箱）的設(shè)計，那么，這些內(nèi)容的結(jié)構(gòu)設(shè)計與一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計有何不同呢? 

　　（l）防空地下室在核爆動荷載作用下，其動力分析一般采用等效靜荷載法，將整個結(jié)構(gòu)拆開為單個構(gòu)件進行計算。 

　　（2）人防荷載來源于核爆炸沖擊波，核爆動荷載屬于偶然性荷載，荷載有量值大、作用時間短且不斷衰減等特點，人防荷載的作用次數(shù)在整個結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)只按一次考慮。 

　　（3）作用在全埋式防空地下室結(jié)構(gòu)上的核爆動荷載，可按同時均勻作用在結(jié)構(gòu)四周進行計算，由于左右兩側(cè)其荷載大小相等、方向相反，因此，不需考慮結(jié)構(gòu)的側(cè)移。 

　�。�4）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件可按彈塑性工作階段設(shè)計。對防空地下室中鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如頂板、外墻、臨空墻）來說，處于屈服后開裂狀態(tài)仍屬正常的工作狀態(tài)，這樣可充分利用材料潛力，如受彎構(gòu)件，在屈服后還要經(jīng)歷很大變形才會完全坍塌，因此考慮塑性階段工作，可承受更大動力荷載，有較大經(jīng)濟意義。 

　�。�5）材料設(shè)計強度可以提高，試驗表明，加載速率直接影響材料的力學性能。在武器爆炸動荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所經(jīng)受的是毫秒級快速變形過程，與標準靜載試驗速度相比要快千百倍，這時材料力學性能發(fā)生比較明顯的變化，主要表現(xiàn)為強度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結(jié)構(gòu)工作起到有利作用，例如鋼材強度可提高1.15-1.5倍，砼強度可提高1.5倍，這些有利作用在實際設(shè)計中是通過考慮材料強度綜合調(diào)整系數(shù)來完成的。 

　�。�6）防空地下室只需進行強度的驗算。由于在核爆動荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比進行控制，且在確定各種構(gòu)件允許延性比時，已考慮了對變形的限制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不必再單獨對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫開展進行驗算。 

　�。�7）防空地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件除鋼筋混凝土防護密閉門和門框墻以及磚砌體墻和防水要求高的結(jié)構(gòu)采用按彈性工作階段設(shè)計外，對于一般超靜定的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，可按非彈性變形產(chǎn)生的塑性內(nèi)力重分布計算內(nèi)力。 

　�。�8）地面建筑的防空地下室結(jié)構(gòu)，是整個建筑結(jié)構(gòu)體系的一部分，不僅要滿足戰(zhàn)時的抗力要求，而且應(yīng)滿足平時使用的結(jié)構(gòu)要求，即防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)同時滿足平時和戰(zhàn)時兩種不同荷載效應(yīng)組合的要求。為有利于平戰(zhàn)結(jié)合，方便防空地下室平時使用，可采取平戰(zhàn)兼顧的設(shè)計方法，通過臨戰(zhàn)加固達到戰(zhàn)時防護要求。當平時使用要求與戰(zhàn)時防護要求不一致時，應(yīng)采取平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施。所采取的轉(zhuǎn)換措施應(yīng)能在規(guī)定的時限內(nèi)完成防空地下室的功能轉(zhuǎn)換。 

　�。ǘ┤朔拦こ探Y(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 

　　防空地下室設(shè)計必須貫徹“長期準備、重點建設(shè)、平戰(zhàn)結(jié)合”的方針，并應(yīng)堅持人防建設(shè)與經(jīng)濟建設(shè)協(xié)調(diào)發(fā)展、與城市建設(shè)相結(jié)合的原則。對于防空地下室的位置選擇、戰(zhàn)時及平時用途的確定，必須符合城市人防工程規(guī)劃的要求。同時也應(yīng)考慮平時為城市生產(chǎn)、生活服務(wù)的需要以及上部地面建筑的特點及其環(huán)境條件、地區(qū)特點、建筑標準、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換等問題，地下、地上綜合考慮確定。對于人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其原則主要有： 

　　（1）防空地下室的主體結(jié)構(gòu)、出入口部、孔口和防護設(shè)備等應(yīng)根據(jù)防護要求和受力情況做到各個部位抗力相協(xié)調(diào)，防止出現(xiàn)由于局部破壞而影響主體結(jié)構(gòu)的防護密閉性。 

　�。�2）防空地下室結(jié)構(gòu)在滿足設(shè)計抗力的前提下，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)采用“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的設(shè)計原則進行設(shè)計。 

　�。�3）防空地下室應(yīng)充分利用受彎構(gòu)件和大偏心受壓構(gòu)件的變形來吸收核爆沖擊波的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負擔，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，而不是脆性破壞，從而提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力。 

　�。�4）受彎構(gòu)件應(yīng)雙面配筋。雙面配筋對承受核爆動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下的構(gòu)件坍塌十分重要。 

　　二、應(yīng)用分析 

　　合肥水泥研究院職工住宅樓由3棟高層住宅和兩個地下車庫組成，主樓部分為短肢剪力墻結(jié)構(gòu)，地上11層躍12層、地下1層，建筑高度33.3m;地下車庫部分為框架結(jié)構(gòu)，地下1層，層高3.6m。地震烈度為7度，抗震等級為 三級，安全等級二級，耐火等級為地上二級、地下一級，設(shè)計使用年限為50 年，基礎(chǔ)采用平板筏基，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級。根據(jù)合肥市人防辦公室文件，城市的生命線工程和面積超過1萬米的高層建筑，均須設(shè)置防空地下室。本工程總建筑面積為4.12萬m2，地下室面積約1萬m2，按照規(guī)定，本工程須應(yīng)設(shè)置防空地下室面積為3226m2。 

　　人民防空地下室設(shè)計規(guī)范（GB50038一2005）明確規(guī)定人防工程按可能受到的空襲威脅劃分為甲、乙兩類，該工程是按甲類防空工程設(shè)計的，因此在設(shè)計時不僅考慮了滿足核武器爆炸的防護要求，還考慮了按常規(guī)武器和生化武器的各項防護要求。本工程防空地下室防護等級為核6級，采用全埋式現(xiàn)澆鋼筋混凝土防空地下室，戰(zhàn)時為二等人員掩蔽所，平時為小型汽車停車庫。人防車庫共分兩個防護單元、四個抗爆單元，考慮到小區(qū)內(nèi)部的環(huán)境綠化問題，在地下室頂板上設(shè)置了0.45m厚的覆土，以滿足綠化的需要。 

　　本工程人防地下室主要結(jié)構(gòu)截面尺寸如下：頂板200mm，底板550mm，外墻300mm，臨空墻250mm、300mm，防護單元之間隔墻250mm，內(nèi)墻200mm、250mm，門框墻30omm�；炷翗颂柌捎肅30，鋼筋采用HPB235級、HRB335級。 

　　本工程硅墻的抗?jié)B等級為56，硅強度等級為C30，地下室內(nèi)沒有設(shè)置沉降縫和伸縮縫，是設(shè)置了多條縱橫交錯的后澆帶。對雙面配筋的鋼筋硅頂、底板及墻板，為保證震動環(huán)境中鋼筋與受壓區(qū)混凝土共同工作，在上、下層或內(nèi)、外層鋼筋之間設(shè)置一定數(shù)量的拉結(jié)筋。 

　　參考文獻： 

　　【1】李建，防空地下室設(shè)計中的幾個問題探討，山西建筑學報，Vol.31，No.16，Aug.2005 

　　【2】張立明等，住宅小區(qū)人防地下車庫結(jié)構(gòu)設(shè)計體會，建筑科學雜志，vol.21，NO5，Oet.2005 

　　【3】陳純，防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計要點剖析，建筑與工程，2007年第5期