摘要：地下人防工程是我國(guó)城市民防現(xiàn)代化建設(shè)過(guò)程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，在城市的發(fā)展進(jìn)程中起到積極作用。而由于地下人防工程與普通民用建筑不同，需滿(mǎn)足平戰(zhàn)結(jié)合的設(shè)計(jì)要求，因而對(duì)地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求較高。本文主要從地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則出發(fā)，對(duì)其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行分析研究，以供讀者參考。
關(guān)鍵詞：地下人防；工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；原則；特點(diǎn)
我國(guó)的人民防空法明確規(guī)定，地下人防工程是為了滿(mǎn)足國(guó)家民防需要，應(yīng)對(duì)空襲而設(shè)計(jì)施工的民防工程。若國(guó)內(nèi)發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)，地下人防工程必須要肩負(fù)起戰(zhàn)時(shí)掩蔽人員和物資，為指揮戰(zhàn)爭(zhēng)和搶救傷員提供安全場(chǎng)所的重要作用；同時(shí)需考慮平時(shí)有效的人防工程空間利用，實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)結(jié)合的設(shè)計(jì)效果。因此地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須既要滿(mǎn)足人防要求，又要具有一定的實(shí)用性。為了能夠使讀者更好地了解地下人防工程結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，以下本文就來(lái)詳細(xì)地探討有關(guān)地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題。
1、地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則
由于地下人防工程與普通的建筑地下工程的功能和作用存在著一定差異，因此在對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也不能采取相同的設(shè)計(jì)方法。事實(shí)上，在對(duì)地下人防工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要遵從一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則，這是在長(zhǎng)期的實(shí)踐中所得出的基本原則，主要有以下六點(diǎn)：
1.1采用等效靜載的設(shè)計(jì)方法。由于地下人防工程設(shè)計(jì)時(shí)需考慮核武器和常規(guī)武器的動(dòng)荷載作用，因此在對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該將動(dòng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)簡(jiǎn)化成相應(yīng)的靜荷載，同時(shí)根據(jù)工程戰(zhàn)時(shí)功能的具體情況及結(jié)構(gòu)型式將其拆成若干個(gè)分工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算。
1.2戰(zhàn)時(shí)僅對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算。與普通民用建筑工程不同，人防工程結(jié)構(gòu)戰(zhàn)時(shí)只要在規(guī)定的武器作用下不破壞，保證結(jié)構(gòu)的承載力，就達(dá)到了目的。且在設(shè)計(jì)中已對(duì)不同位置的結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的允許延性比進(jìn)行了控制，因此在戰(zhàn)時(shí)使用狀況下，只驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載力（包括穩(wěn)定），可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形、裂縫寬度和地基變形的設(shè)計(jì)。
1.3人防工程結(jié)構(gòu)各部位的抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)。這是人防工程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)原則。由于人防工程結(jié)構(gòu)各部位所受的作用不同，破壞形態(tài)不同及安全儲(chǔ)備不同，抗力相協(xié)調(diào)的目的就是為了防止由于存在個(gè)別薄弱環(huán)節(jié)致使整個(gè)結(jié)構(gòu)抗力明顯降低。主要包括：出入口各部位抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)；出入口與主體結(jié)構(gòu)抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)；主體結(jié)構(gòu)各部位之間的抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)；口部防護(hù)設(shè)備與人防工程抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)。
1.4強(qiáng)調(diào)墻柱承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)合理性。在城市建設(shè)中，大多數(shù)地下人防工程的地面都承受著較大的上部建筑荷載，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量使地下人防工程的墻柱承重結(jié)構(gòu)與地面建筑的承重結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)一致，這樣就可以使地面建筑荷載直接作用到地基上，而非地下人防工程頂面上。
1.5強(qiáng)調(diào)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)。地下人防工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與普通建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是有很大差異的，并且對(duì)結(jié)構(gòu)的整體性要求更高，還要求其具備一定的延性。同時(shí)，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效果。這就要求設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造根據(jù)規(guī)范進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)，確保地下人防工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。
1.6實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)結(jié)合的設(shè)計(jì)效果。盡管地下人防工程的主要目的是為了作為戰(zhàn)時(shí)防護(hù)使用，但是其最多的使用狀態(tài)還是處于和平時(shí)期。此時(shí)的地下人防工程若閑置起來(lái)，必然會(huì)造成極大的空間浪費(fèi)。為此在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一般要求地下人防結(jié)構(gòu)應(yīng)該滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)使用和平時(shí)使用兩個(gè)要求。而要做到這一點(diǎn)，就要在設(shè)計(jì)中進(jìn)行相應(yīng)的平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)，以便于戰(zhàn)時(shí)地下人防能夠快速實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)功能的轉(zhuǎn)換。
2、地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
基于我國(guó)城市國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)的要求，城市地下人防工程項(xiàng)目越來(lái)越多，而很多結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員都沒(méi)有接受過(guò)專(zhuān)業(yè)的人防知識(shí)培訓(xùn)，也沒(méi)有較為系統(tǒng)的人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念，因此在設(shè)計(jì)中很難保證地下人防工程的設(shè)計(jì)質(zhì)量。要想使設(shè)計(jì)人員更好的把握人防的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量，首先就要使其明確人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。總結(jié)起來(lái)，地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：
2.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件的振動(dòng)性
人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均按非直接命中計(jì)算，所受爆炸動(dòng)荷載屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時(shí)間短且不斷衰減等特點(diǎn)，這就造成了結(jié)構(gòu)加速度大，引起結(jié)構(gòu)不斷振動(dòng)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件所受力不斷從正面到反面交換變化，正是基于此，人防構(gòu)件（比如人防頂板、人防墻體、人防主要出入口樓梯）強(qiáng)調(diào)雙層雙向配筋和設(shè)置拉結(jié)筋的構(gòu)造要求。
2.2動(dòng)靜荷載等效性
在動(dòng)荷載的作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件振型與相應(yīng)靜荷載作用下?lián)锨�(xiàn)很接近，且動(dòng)荷載作用下的破壞規(guī)律與相應(yīng)靜荷載作用下的破壞規(guī)律基本一致，所以在動(dòng)力分析時(shí)可將爆炸動(dòng)荷載轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的等效靜荷載。但也應(yīng)當(dāng)注意到，由于是等效靜荷載，結(jié)構(gòu)實(shí)際承受的是動(dòng)荷載，在動(dòng)荷載的作用下材料特性有別于靜荷載，即在靜荷載的基礎(chǔ)上，混凝土及鋼筋均有一個(gè)材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)。例如HRB335級(jí)鋼的綜合調(diào)整系數(shù)為1.35，混凝土C55及以下的綜合調(diào)整系數(shù)為1.50，混凝土的彈性模量是靜載時(shí)的1.2倍，鋼材的彈性模量與靜載時(shí)相同。有的設(shè)計(jì)人員沒(méi)有注意到、理解到這個(gè)特性，在計(jì)算人防工程的結(jié)構(gòu)構(gòu)件時(shí)，沒(méi)有對(duì)這些系數(shù)進(jìn)行調(diào)整，使計(jì)算結(jié)果不夠經(jīng)濟(jì)、合理。
2.3工作狀態(tài)的彈塑性
地下人防工程只考慮一次承受核（常）武器爆炸作用，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)只要求主體結(jié)構(gòu)能承受短時(shí)間的爆炸偶然荷載，對(duì)結(jié)構(gòu)的變形和裂縫開(kāi)展均不作要求，可不進(jìn)行驗(yàn)算。地下人防工程戰(zhàn)時(shí)的使用狀態(tài)要求較地面建筑的低，可按彈塑性或塑性階段設(shè)計(jì)。規(guī)范（GB50038-2005）第4.6.2規(guī)定“在常規(guī)武器爆炸動(dòng)荷載或核武器爆炸動(dòng)荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作狀態(tài)均可用結(jié)構(gòu)構(gòu)件的允許延性比[β]表示。人防工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的[β]值可根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用要求來(lái)取值，通過(guò)充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)較大的塑性變形，來(lái)達(dá)到消耗核（常）爆炸動(dòng)荷載的目的。正是基于此，規(guī)范4.2.2條規(guī)定“防空地下室鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，不得采用冷軋帶肋鋼筋、冷拉鋼筋等經(jīng)冷加工處理的鋼筋”，以保證構(gòu)件的最大延性。
2.4防護(hù)密閉性
人防工程防護(hù)密閉性要求：戰(zhàn)時(shí)不僅能承受核（常）爆炸荷載作用，也能防早期核輻射、抵御毒氣、生化武器的侵入，保證人防工事內(nèi)人員的安全。有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮到結(jié)構(gòu)的防護(hù)安全性，沒(méi)有注意到密閉性的要求，針對(duì)一些戰(zhàn)時(shí)和平時(shí)都沒(méi)有受到荷載作用的結(jié)構(gòu)構(gòu)件（比如說(shuō)某些密閉墻體），結(jié)構(gòu)厚度設(shè)計(jì)及配筋量達(dá)不到規(guī)范的最低要求，更有甚者，把一些有密閉性要求的墻體設(shè)計(jì)成了磚砌筑墻體。
2.5平時(shí)功能和戰(zhàn)時(shí)功能的兼顧性
防空地下室設(shè)計(jì)必須貫徹“長(zhǎng)期準(zhǔn)備、重點(diǎn)建設(shè)、平戰(zhàn)結(jié)合”的方針，在平面布置、結(jié)構(gòu)選型、通風(fēng)防潮、給排水和供電照明等方面，應(yīng)采取相應(yīng)措施使其在確保戰(zhàn)備效益的前提下，充分發(fā)揮社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。平時(shí)功能要求各建筑分區(qū)連通、連貫，為方便使用，洞口也較多；而戰(zhàn)時(shí)功能則要求其防護(hù)密閉性，與室外連通的洞口必須封堵。這就要求平時(shí)使用的洞口，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮采取相關(guān)技術(shù)措施，確保其在戰(zhàn)前轉(zhuǎn)換時(shí)限內(nèi)能快速、安全地實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換，滿(mǎn)足工程戰(zhàn)時(shí)的防護(hù)密閉要求。
3、結(jié)語(yǔ)
綜上所述，在對(duì)地下人防工程的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵守相應(yīng)的設(shè)計(jì)原則，并把握人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上再結(jié)合專(zhuān)業(yè)的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論，依照人防工程建設(shè)的相關(guān)法規(guī)及規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)：
[1]《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50038-2005
[2]黃伏祥，人防地下室設(shè)計(jì)若干問(wèn)題探討[J]，江西化工，2010（4）
