摘要：隨著高層建筑物在城市中的不斷增加，地下室的數(shù)量也隨之增長。其中人防地下室是地下室設(shè)計中的一個重點。本文根據(jù)人防地下室結(jié)構(gòu)在設(shè)計上的特點及其需要遵守的設(shè)計原則，針對地下室結(jié)構(gòu)人防荷載進(jìn)行了分析，并對人防荷載的確定、荷載組合和內(nèi)力的分析、孔口防護(hù)和平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換的設(shè)計等進(jìn)行了論述。就工程設(shè)計中的一些問題提出看法和建議。
關(guān)鍵詞：地下室設(shè)計；人防設(shè)計；人防荷載
0 引言
在人民防空工程即人防工程的概念中，一是為保障戰(zhàn)爭時期人員安全與物資掩蔽、人防指揮、醫(yī)療需要等而修建的地下防護(hù)建筑。防空地下室是在戰(zhàn)爭時期用于人民防空的，并且兼具有一定防護(hù)能力的地下室。其中防空地下室是整個人防工程中的重要組成部分。與其它人防工程類似，它被要求必須具有國家規(guī)定的戰(zhàn)時防護(hù)能力和各項戰(zhàn)時防空功能，是實施戰(zhàn)時人民防空保障最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。而對于地下室的設(shè)計來說，既要考慮非戰(zhàn)爭時期地下室荷載較小，需滿足地上建筑使用上大空間的問題，又要考慮戰(zhàn)時人防時荷載較大，結(jié)構(gòu)上很難滿足大空間的需求。這就對在地下室的設(shè)計中對人防荷載的計算和應(yīng)用提出了一定要求。
1 人防設(shè)計結(jié)構(gòu)的特點
1.1設(shè)計原則
人防結(jié)構(gòu)設(shè)計原則可以概括為：平戰(zhàn)結(jié)合，取控制條件。地下室的人防設(shè)計首先應(yīng)符合人防建設(shè)設(shè)計與城市建設(shè)設(shè)計相結(jié)合的原則。在平面布局、結(jié)構(gòu)選擇、通風(fēng)排氣、采光照明和給水排水等方面，與地上建筑相輔相成。是地下室成為在非戰(zhàn)時民用的方便之選，戰(zhàn)時軍用的安全保障。
1.2地下室的人防主體結(jié)構(gòu)設(shè)計
根據(jù)地下室人防設(shè)計的原則，在設(shè)計中可以將其主體結(jié)構(gòu)設(shè)計的可靠性可以降低，即一般建筑結(jié)構(gòu) pf=10%，而人防結(jié)構(gòu)pf=6%。第二、充分考慮結(jié)構(gòu)在動力響應(yīng)方面的性能。第三、結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件可考慮塑性工作狀態(tài)。在考慮塑性階段工作時，構(gòu)建可否承受更大動力的荷載，決定著其是否能夠具有更大的經(jīng)濟意義和國防安全意義。第四、建筑材料設(shè)計的強度可以提高。經(jīng)證明，在高速加載的前提下，材料的力學(xué)性能可以發(fā)生較明顯的改變，這種改變主要表現(xiàn)為材料強度的提高。但是材料的變形性能包括塑性性能等基本保持不變。材料強度的變化對結(jié)構(gòu)設(shè)計工作起到有利作用。第五、重視構(gòu)造。人防設(shè)計的許多構(gòu)造要求是與一般的建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求有所不同，人防設(shè)計的要求與其他建筑設(shè)計要求相比更為嚴(yán)格。在普通的民用建筑設(shè)計中人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計荷載，一般只涉及 5 級或6級人防荷載設(shè)計，結(jié)構(gòu)的頂板不再考慮范圍之內(nèi)，而是由戰(zhàn)時需要改變。
1.3孔口防護(hù)設(shè)計
所謂孔口防護(hù)設(shè)計，包括出入口的防護(hù)和消波系統(tǒng)。其中出入口的防護(hù)包含防護(hù)密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道、風(fēng)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。
門框墻：其所受荷載分為兩種，一是直接作用在墻上的荷載力；二是由門扇中轉(zhuǎn)傳來的經(jīng)計算后的等效靜載標(biāo)準(zhǔn)值。
臨空墻：要根據(jù)工程施工中的實際情況取其等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值以實地計算為準(zhǔn)。
隔墻：隔墻包括兩個類型，一是相鄰防護(hù)單元間隔墻二是人防地下室與普通地下室相鄰間的隔墻。而有關(guān)于荷載的其他各種防護(hù)密閉門、防爆波活門、擴散室的設(shè)計等全部按照規(guī)范中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，當(dāng)所有計算后的所有構(gòu)造構(gòu)件的等效靜荷載值確定后，即可進(jìn)行結(jié)構(gòu)荷載的計算。人防地下室中每個防護(hù)單元的防護(hù)設(shè)施和內(nèi)部設(shè)備皆自成系統(tǒng)。相鄰防護(hù)單元之間設(shè)置鋼筋混凝土防護(hù)密閉隔墻，墻上開設(shè)門洞處，在其兩側(cè)設(shè)置防護(hù)密閉門。相鄰抗爆單元之間設(shè)置抗爆隔墻，墻上開設(shè)連通口處，在洞口一側(cè)設(shè)置防爆擋墻。
染毒區(qū)與清潔區(qū)之間設(shè)置了整體澆注的鋼筋混凝土密閉隔墻，厚度 250。并在染毒區(qū)一側(cè)墻面用水泥砂漿抹光。防空地下室室內(nèi)外出口處的臨空墻皆為鋼筋混凝土澆注，厚300mm。
2孔口防護(hù)和平戰(zhàn)兼顧
2.1.1孔口防護(hù)
風(fēng)井的設(shè)計中只計算土中壓縮波的壓力，對空氣沖擊波則不予慮，因兩者不會同時作用。下面主要談?wù)劮雷o(hù)密閉門與消波系統(tǒng)的設(shè)計。當(dāng)空氣沖擊波到達(dá)出入口通道時，雖然有通道出入口的擴散作用，但遇墻體和門的反射作用使作用在門上的總效應(yīng)大于空氣沖擊波的壓力，約為 2. 0～3. 5 倍。一般工程的防空地下室設(shè)置于地下一層。平時為汽車庫，戰(zhàn)時為六級防護(hù)單元，均為二等人員掩蔽所。在人員掩蔽防護(hù)單元內(nèi)設(shè)置了戰(zhàn)時清潔式、濾毒式和隔絕式通風(fēng)系統(tǒng)。
2.1.2戰(zhàn)時通風(fēng)方式的轉(zhuǎn)換說明
當(dāng)接到核生化武器襲擊警報后，工程應(yīng)立即轉(zhuǎn)入隔絕式防護(hù)，然后進(jìn)行隔絕式通風(fēng)。在隔絕式通風(fēng)期間，防化專業(yè)隊伍要通過取樣管或測壓管取外界空氣氣樣進(jìn)行化驗，查明毒劑的濃度、種類、性質(zhì)，說明本濾毒器是否能過濾該毒劑。待有人急需進(jìn)出工程，或室內(nèi) CO2 濃度上升至 2.5%以上人員難以忍受時，或者毒劑沿門縫進(jìn)入工程，達(dá)到對隱蔽人員造成最低傷害濃度時，并證明過濾的毒劑且濃度較低時，才可以轉(zhuǎn)入濾毒式通風(fēng)。待人員出入完畢，獲得以改善后，再轉(zhuǎn)入隔絕式通風(fēng)。
2.1. 3人防排水
在每個防護(hù)區(qū)戰(zhàn)時主要出入口的防毒通道及其防護(hù)密閉門以外的通道、次要入口的密閉通道等設(shè)有集水坑，有效容積 1.0m3，防毒通道、簡易洗消區(qū)、擴散室及濾毒室的洗消廢水通過防爆地漏排到集水池內(nèi)；另在人防潔凈區(qū)內(nèi)設(shè)平戰(zhàn)結(jié)合的集水坑，人防潔凈區(qū)內(nèi)的干廁沖洗廢水及盥洗間等廢水通過地漏排到平戰(zhàn)結(jié)合集水池內(nèi)，由潛水泵統(tǒng)一提升至室外。人防給水管材采用鍍鋅鋼管；排水管材采用給水鑄鐵管。
2.2戰(zhàn)時電源
人防區(qū)內(nèi)設(shè) 1 座戰(zhàn)時固定電站，安裝 2x120kW 戰(zhàn)時柴油發(fā)電機。戰(zhàn)時市電接地下室動力配電箱，戰(zhàn)時應(yīng)急電源接戰(zhàn)時固定電站，戰(zhàn)時一級負(fù)荷由各防護(hù)單元應(yīng)急照明配電箱供電�？拷鼞�(zhàn)時固定電站的人防單元設(shè)電力防爆波電纜井，用于戰(zhàn)時向區(qū)域內(nèi)零散人防單元送戰(zhàn)時電源。
2.3 平戰(zhàn)兼顧
顧名思義在地下室人防設(shè)計中一定要遵守的設(shè)計原則。也是設(shè)計中的考慮因素之一。上文提到，鑒于平戰(zhàn)兼顧這一原則在防空地下室的設(shè)計中消波系統(tǒng)，防爆破門，門墻，頂板等都作出了相應(yīng)的調(diào)整。這都體現(xiàn)了人防荷載在具體設(shè)計中的應(yīng)用。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)。
3 影響土中壓縮波荷載的因素
3.1結(jié)構(gòu)埋深
眾所周知，隨著傳播距離的上升，土地中壓縮波峰值壓力近似按指數(shù)規(guī)律遞減，升壓時間近似按線性比例遞增，其效果是隨深度的增加呈下降趨勢。所以如果頂板埋置較深的話，即拉伸波到達(dá)時間較晚，而之前頂板可能已經(jīng)達(dá)到最大變形程度，因而拉伸波對頂板起不到卸載作用；相反如果埋深較淺的話，由于拉伸波對頂板產(chǎn)生的卸載作用，將會抵消大部分入射波在頂板上作用。根據(jù)以上多種影響因素綜合考慮，承受壓縮波作用的土中淺埋構(gòu)件，會有一個頂板不利覆土厚度。
3.2土含水量
壓縮波荷載與土壤含水量關(guān)系極大。當(dāng)?shù)叵率姨幱诘叵滤惠^高的地區(qū)，一定要要考慮地下水的對結(jié)構(gòu)的影響。壓縮波在飽和土層中傳播時很少減弱，同時由于飽和土的壓縮性極小，這會大大增加結(jié)構(gòu)所承載的負(fù)荷作用。
4 結(jié)束語
人防結(jié)構(gòu)在彈性工作階段，在荷載作用下結(jié)構(gòu)部分構(gòu)件所產(chǎn)生的變形和位移隨荷載作用力的增大而加劇。結(jié)構(gòu)構(gòu)件在塑性階段所產(chǎn)生的變型或移位，在荷載剛剛停止作用或者荷載作用并不完全消除掉時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件仍會有殘余變形或移位存在，然而正是者使得構(gòu)件在塑性階段比彈性階段能夠吸收更多的爆炸引起的能量，這對人防結(jié)構(gòu)抵抗爆動荷載是重要的一項。
參考文獻(xiàn)：
[1]《人防地下室設(shè)計中的幾個問題探討》 期刊論文 李建 《山西建筑》 2005年08期
[2] 《海油工程總部辦公大樓地下人防設(shè)計實例 》 期刊論文 崔來強 《城市建設(shè)與商業(yè)網(wǎng)點 》2009年03期
