摘要：以《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范（GB 50038-2005）》所提出的要求為準(zhǔn)則，淺談人防地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計特點、原則以及具體內(nèi)容。 

　　關(guān)鍵詞：等效靜載法；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；人防荷載 

　　0前言 

　　人民防空地下室（以下簡稱人防地下室）是人防工程的重要組成部分，是戰(zhàn)時提供人員、車輛、物資等掩蔽的主要場所，在平時由于地下室的特殊性，也是作為防災(zāi)、減災(zāi)指揮所及避難所。人防地下室和普通地下室有著很多相同點，這使很多人認(rèn)為普通地下室就是人防地下室。人民防空地下室在戰(zhàn)時可對人員、車輛、物資等起到掩護(hù)的作用，是重要的人防工程。 

　　1人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 

　�。�1）人防地下室結(jié)構(gòu)可靠度比一般建筑結(jié)構(gòu)要低。《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)（GB 50068-2001）》規(guī)定一般混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性破壞時可靠指標(biāo)β= 3.2，失效概率為pf = 0.069% ，脆性破壞可靠指標(biāo)β= 3.7，失效概率為pf = 0.011%；《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范（GB 50038-2005）》（以下簡稱《規(guī)范》）規(guī)定人防地下室結(jié)構(gòu)構(gòu)件延性破壞時可靠指標(biāo)β= 1.55，失效概率為pf = 6.1% ，脆性破壞可靠指標(biāo)β= 2.4，失效概率為pf = 0.8%。 

　�。�2）常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載作用下，人防地下室結(jié)構(gòu)動力分析可采用等效靜荷載法，在等效靜荷載和靜荷載確定后按靜力計算方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析。 

　�。�3）由于核爆炸荷載和常規(guī)武器爆炸荷載均只按一次作用考慮，因此結(jié)構(gòu)構(gòu)件可考慮進(jìn)入塑性工作狀態(tài)，按彈塑性工作階段計算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，以便節(jié)約建筑材料，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)的潛力。 

　�。�4）人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計時材料設(shè)計強度可以提高。材料設(shè)計強度的提高在設(shè)計中是通過考慮材料強度綜合調(diào)整系數(shù) 來完成的，如鋼材 = 1.15～1.5，混凝土= 1.5。 

　�。�5）一般鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，依其性能和使用要 

　　求，要進(jìn)行兩種極限狀態(tài)的驗算，即:承載能力極限狀態(tài)（包括強度、穩(wěn)定和疲勞驗算）和正常使用極限狀態(tài)（包括變形、裂縫出現(xiàn)和裂縫寬度等的驗算） 。而人防工程結(jié)構(gòu)一般只驗算結(jié)構(gòu)強度（包括穩(wěn)定） ，可不進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形和結(jié)構(gòu)裂縫寬度的驗算，同時地基承載力與地基變形也可不進(jìn)行驗算。 

　�。�6）人防結(jié)構(gòu)的許多構(gòu)造要求，如保護(hù)層厚度、最大（�。┡浣盥省�鋼筋錨固長度等與一般的結(jié)構(gòu)不同，要求更為嚴(yán)格，設(shè)計中僅僅考慮受力計算，不考慮構(gòu)造措施是不行的。 

　　2人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的原則 

　�。�1） 可用“等效靜載法”簡化考慮人防荷載作用，可拆開為單個構(gòu)件進(jìn)行計算。 

　　（2） 平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件，在一般的5 級或6 級人防設(shè)計中，結(jié)構(gòu)的頂板基本上都由戰(zhàn)時控制（根據(jù)工程經(jīng)驗，室外消防車道可能由平時控制），而側(cè)墻和底板則因地下室結(jié)構(gòu)形式的不同而由實際情況確定；當(dāng)平時使用要求與戰(zhàn)時防護(hù)要求不一致時，應(yīng)采取平戰(zhàn)功能轉(zhuǎn)換措施。 

　�。�3） 只進(jìn)行強度的驗算，由于在人防荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件變形極限已用允許延性比來控制，因而在防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，不必再單獨驗算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形與裂縫。 

　�。�4） 注意各部件的抗力（強度）協(xié)調(diào)，以免因設(shè)計控制標(biāo)準(zhǔn)不一致而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的局部先行破壞，失去整個防護(hù)建筑的作用。 

　�。�5） 人防地下室墻、柱等承重結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量與地面建筑物的承重結(jié)構(gòu)相互對應(yīng)，以使地面建筑物的荷載通過防空地下室的承重結(jié)構(gòu)直接傳遞到地基上。 

　�。�6） 重視構(gòu)造要求，人防設(shè)計的許多構(gòu)造要求是與一般的建筑設(shè)計不同的，要求更為嚴(yán)格，應(yīng)充分保證結(jié)構(gòu)的延性，“強柱弱梁（板）”、“強剪弱彎”􀀁 

　　3人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計 

　　3.1 人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容 

　　人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計包括圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、人防口部設(shè)計、平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計。人防地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)包括人防地下室頂板、底板、外墻、臨空墻、人防隔墻（包括不同防護(hù)分區(qū)間隔墻、人防地下室與普通地下室隔墻）等。人防口部包括主要出入口（空襲前、后均使用） 、次要出入口（空襲前使用） 、備用出入口（戰(zhàn)時一般情況下不使用，應(yīng)急時使用）及其它戰(zhàn)時需要的各種豎井。 

　　3.1.1人防口部設(shè)計 

　　人防口部設(shè)計包含三部分內(nèi)容:一是出入口通道內(nèi)臨空墻、門框墻的設(shè)計，二是防護(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計，三是孔口其它構(gòu)件，如風(fēng)井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設(shè)計。 

　　臨空墻、相鄰單元之間的隔墻可按一般墻體的計算模型（如:一端固支一端簡支、三邊固支一邊簡支、四邊固支等），考慮人防設(shè)計的特點計算出內(nèi)力和鋼筋；而門框墻的設(shè)計一般是按懸臂梁計算，但需注意的是因平時使用時需要的出入口通道均較寬，而戰(zhàn)時又相應(yīng)較窄，這樣有可能會使門框墻的懸臂長度過長，而使水平筋過大。橫向力即動壓設(shè)計值qe ，由《規(guī)范》第4.8.10條確定，這兩項受力作用時間存在間隔，故不考慮同時作用。防護(hù)密閉門設(shè)計。為方便工程設(shè)計人員，國家已將防密門進(jìn)行系列化處理，設(shè)計人員可根據(jù)設(shè)計壓力和門洞尺寸選擇定型的防密門。 

　　消波系統(tǒng)設(shè)計。消波系統(tǒng)一般由防爆波活門及擴(kuò)散室組成，防爆波活門的選用和擴(kuò)散室各部分的尺寸均可在《規(guī)范》中找到相應(yīng)的表格和公式來確定。擴(kuò)散室一般由建筑專業(yè)依據(jù)防空地下室的抗力等級、通風(fēng)量、設(shè)備容許壓力以及擴(kuò)散室所處位置的建筑條件等因素確定（規(guī)范第3.4.7條） 。具有特殊要求的擴(kuò)散室，其內(nèi)部空間尺寸由結(jié)構(gòu)專業(yè)按規(guī)范的相關(guān)規(guī)定計算確定。 

　　擴(kuò)散室前墻即安裝懸板活門的墻面為臨空墻，墻面本身受的荷載及活門傳來的荷載均按臨空墻等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)取值，擴(kuò)散室與土直接接觸的頂板、底板及外墻可按土中壓縮波壓力確定荷載。 

　　3.1.2平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計 

　　人防地下室平戰(zhàn)兼顧設(shè)計是深入貫徹“平戰(zhàn)結(jié)合”建設(shè)方針一個重要環(huán)節(jié)，由于人防工程是戰(zhàn)時遭受敵襲擊時作為保障城市居民生命安全和堅持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物，卻為平時使用造成諸多困難，《規(guī)范》第3.7節(jié)、第4.12節(jié)中對此點作了原則性的規(guī)定，具體做法應(yīng)根據(jù)平時和戰(zhàn)時的具體要求和工程本身的實際條件綜合研究確定。 

　　平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計的基本原則是:（1）工程平戰(zhàn)用途相近；（2）轉(zhuǎn)換工作要��；（3）一次設(shè)計，分兩步施工；（4）考慮兼容性和通用性；（5）轉(zhuǎn)換措施要求快速、經(jīng)濟(jì)、簡便、可靠。平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換可參考國家人民防空辦公室頒布的《人防工程防護(hù)功能平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計圖集》及上海市標(biāo)準(zhǔn)《平戰(zhàn)結(jié)合五、六級人防工程》（土建分冊）進(jìn)行設(shè)計。 

　　3.2 人防荷載確定 

　　在進(jìn)行人防構(gòu)件內(nèi)力和配筋計算前需根據(jù)人防地下室類型、抗力級別確定作用在各構(gòu)件上的等效人防靜荷載值。人防荷載可按以下兩種方式確定: 

　　3.2.1公式法計算 

　　（1）甲類人防地下室核爆炸等效靜荷載qe 可根據(jù)《規(guī)范》第4.4～4.6節(jié)公式按以下順序逐步確定: 

　　ΔPm →ΔPms →Ph →Pc →qe ； 

　　式中:ΔPm ―核武器爆炸地面空氣沖擊波最大超壓，根據(jù)抗力級別直接選取； 

　　ΔPms ―空氣沖擊波超壓計算值； 

　　Ph ―核武器爆炸土中h深處壓縮波的最大壓力； 

　　Ρc ―核武器爆炸地面沖擊波作用在結(jié)構(gòu)上的動荷載； 

　　qe ―核武器爆炸地面沖擊波作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的均布等效靜荷載。 

　�。�2）甲、乙類人防地下室常規(guī)武器爆炸等效靜荷載qce可根據(jù)《人防規(guī)范》第4.3節(jié)及附錄B公式按以下順序逐步確定: 

　　C→ΔPcm →Pch → →qce ； 

　　式中: C―等效TNT裝藥量，按國家現(xiàn)行有關(guān)規(guī)定取值； 

　　ΔPcm ―常規(guī)武器地面爆炸空氣沖擊波最大超壓，根據(jù)抗力級別直接選�。� 

　　Pch ―常規(guī)武器地面爆炸空氣沖擊波感生的土中壓縮波的最大壓力； 

　　 ―常規(guī)武器地面爆炸作用在土中結(jié)構(gòu)上的均布動荷載； 

　　qce ―常規(guī)武器地面爆炸作用在結(jié)構(gòu)構(gòu)件上的均布等效靜荷載。 

　　3.2.2查規(guī)范表 

　　為方便工程設(shè)計人員，《規(guī)范》在第4.7節(jié)和4.8節(jié)以表格形式分別給出了各類人防構(gòu)件常規(guī)武器爆炸均布等效靜荷載值和核爆炸均布等效靜荷載值。由于表內(nèi)所列荷載值都是在假定條件下根據(jù)規(guī)范公式計算得到的，因此若實際工程不滿足查表條件，就需按公式計算。 

　　3.3 荷載組合和內(nèi)力分析 

　　作用在防空地下室結(jié)構(gòu)上的荷載，應(yīng)包括:爆炸荷載（指常規(guī)武器爆炸動荷載及核爆動荷載， 下同） 、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及防空地下室的自重等，規(guī)范中對防空地下室不同部位等效靜荷載與靜荷載同時作用時應(yīng)考慮的荷載組合以表格形式給出（見規(guī)范表4.9.2和表4.9.3） ，結(jié)構(gòu)設(shè)計時可根據(jù)各工程的結(jié)構(gòu)特點結(jié)合表格確定所需進(jìn)行荷載組合的項目。在進(jìn)行荷載組合時，需要明確兩個問題:一是上部建筑物自重標(biāo)準(zhǔn)值的確定，規(guī)范的條文說明中第4.9.3條已詳細(xì)說明了各種不同的上部結(jié)構(gòu)型式，在進(jìn)行荷載組合時可分為全部考慮、考慮一半和不考慮三種情況，設(shè)計時應(yīng)認(rèn)真分析確定。二是頂板的組合中是否考慮上部建筑物的倒塌荷載值，因為倒塌荷載的作用時間滯后于沖擊波峰值作用時間，且規(guī)范規(guī)定的倒塌荷載產(chǎn)生的靜荷載值為50 kN /m2 ，小于沖擊波對頂板的等效靜荷載值，因此在頂板荷載組合中不必計入倒塌荷載值。 

　　在防空地下室結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，其承載力設(shè)計應(yīng)采用下列極限狀態(tài)設(shè)計表達(dá)式: 　　 

　　需要指出的是幾個系數(shù)的定義: ―結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，取1.0； ―永久荷載分項系數(shù)，有利取1.0，不利取1.2； ―等效靜荷載分項系數(shù)，取1.0；fcd―混凝土動力強度設(shè)計值；fyd―鋼筋動力強度設(shè)計值； ―幾何參數(shù)。 

　　由上式可明顯看出人防設(shè)計的特點（如前所述） ，這樣與平時狀態(tài)下的內(nèi)力情況進(jìn)行比較，取最不利組合內(nèi)力進(jìn)行截面設(shè)計。底板設(shè)計可不考慮常規(guī)武器地面爆炸作用，僅需滿足人防構(gòu)造要求即可。 

　　求出構(gòu)件的內(nèi)力和配筋后，剩下需注意的問題就只有一些構(gòu)造要求了，《規(guī)范》第4.11節(jié)中已作了很詳細(xì)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)設(shè)計人員只需認(rèn)真研究體會規(guī)范條文的條件和適用范圍，結(jié)合工程實際情況就可順利地完成人防地下室各主要構(gòu)件的設(shè)計了。 

　　4設(shè)計應(yīng)注意的問題 

　�。�1）設(shè)計前應(yīng)取得當(dāng)?shù)厝朔啦块T對人防地下室設(shè)計方案的審批意見，包括人防地下室類型、抗力級別、規(guī)模等。不同類型、不同抗力級別、不同規(guī)模的人防地下室， 其口部設(shè)置數(shù)量不同、投資也相差較大。 

　�。�2）人防區(qū)域劃分要清楚。出入口部防護(hù)密閉門以外區(qū)域均為非人防區(qū)。人防汽車庫和人防物資庫一般要由一個汽車坡道作為主要出入口，汽車坡道及其出地面所經(jīng)過的通道均要考慮防倒塌荷載。 

　�。�3）人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值若是查表取值要注意使用條件，不符查表條件時應(yīng)按規(guī)范公式自行計算。人防地下室頂板和外墻等效均布靜荷載取值時是否考慮上部建筑的影響應(yīng)根據(jù)上部結(jié)構(gòu)型式確定，不能隨意取。 

　�。�4）各類人防構(gòu)件劃分應(yīng)與規(guī)范一致。如:人防地下室與普通地下室間隔墻不能按臨空墻考慮(普通地下室一側(cè)是豎井除外）；防護(hù)分區(qū)內(nèi)的密閉墻不能按人防單元隔墻考慮，密閉墻不受人防荷載作用；次要出入口部樓梯可不按人防樓梯設(shè)計等。 

　�。�5）人防構(gòu)件配筋套用 

　　人防圖集時，應(yīng)注意其計算假定和適用條件，條件不符時應(yīng)自行計算調(diào)整。 

　�。�6）注意人防構(gòu)件的延性設(shè)計，截面設(shè)計時應(yīng)滿足《規(guī)范》第4節(jié)的有關(guān)規(guī)定。 

　�。�7）人防結(jié)構(gòu)計算應(yīng)與規(guī)范的各項規(guī)定相符；人防構(gòu)件配筋形式應(yīng)與計算模型一致。 

　　5結(jié)語 

　　人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個綜合性很強的問題， 涉及內(nèi)容繁多且復(fù)雜， 既要考慮平時工況又要考慮戰(zhàn)時工況， 且目前電算軟件功能都不是很完善， 需要更深入地研究人防結(jié)構(gòu)設(shè)計的技術(shù)問題， 總結(jié)設(shè)計經(jīng)驗， 提高設(shè)計水平�！� 

　　參考文獻(xiàn) 

　　[1] 曹繼勇，張尚根.人民防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計[M]. 北京:中國計劃出版社，2006. 

　　[2] GB 50038-2005，人民防空地下室設(shè)計規(guī)范[S]. 

　　[3] GB 50007-2002，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范[S].