人防工程結構設計的關鍵點探析

文/從飛，華東建筑設計研究院有限公司安徽分公司

在全面建成小康社會時代藍圖的規(guī)劃下，大力推進城市化進程已成為發(fā)展經濟的不二舉措。在此基礎上，人防工程作為防空防災的公共設施也需要進行快速且有效的更新。在貫徹“平戰(zhàn)兩用”的原則上，大力發(fā)展人防工程建設，探析人防工程結構設計的關鍵點是很有其必要價值的。

1 人防工程的概述

人防工程的全稱是人民防空工程，最開始指代戰(zhàn)時供人民避難、生活及防護的特殊類建筑。但隨著社會生活的發(fā)展和國際形勢的變化，其功能由單一的戰(zhàn)時特殊建筑，更多地轉向為突出民用功能的日常建筑。新時期人防、工程建筑主要有單建式、復建式、坑道式和地道式四種建筑形式類型。人防工程建筑一般屬于附屬建筑，更多地依附于主體建筑存在?，F(xiàn)代化建設的一般情況下，很少出現(xiàn)單獨作為主體建筑的情況。

2 人防工程結構設計關鍵要點

2.1 人防工程結構自身特點

人防工程由于自身所特有的時代賦值，但其主要的建筑形式并沒有產生劇烈的變動，仍保持為以防空地下室為最主要的重要結構。新時期出于日常功用效能的考慮，防空地下室需要承擔比原先更大的負載，且城市化進程下土地面積進一步的區(qū)劃，共同決定地下的地理環(huán)境位置，與一般的僅用于儲存或停放功能為主的地下室使用的結構構件尺寸不同。例如，防空地下室中梁、板、承重柱的尺寸都比單一功能的地下室的要大得多。結構設計需要考慮方便對功能進行由一般到戰(zhàn)時的轉化。這樣的變化不僅擴大了日常生活使用存儲的空間，也為后續(xù)增加戰(zhàn)時人防工程構件提供可行空間。例如，戰(zhàn)時的多功能墻壁，開口和臨時支撐部件的增添。

在功能區(qū)的劃分上，防空地下室是有明確的配置要求區(qū)隔的。為了保障戰(zhàn)時人員的安全出入，專門配置有獨立的防毒通道、密閉門、洗消間和防護門。出于防備生化學武器流通方面的襲擊，特別有劃出除塵濾毒專門室的設計。在電氣系統(tǒng)上則安排了內部自有的應急系統(tǒng)、通風裝置和防爆裝置，其中會將柴油發(fā)電機進行建筑內部設計，用來即時應急的發(fā)電及能耗需求。

此外還可從消化防空武器爆炸載荷的影響，將防空地下室與一般地下室區(qū)分出來，這也是防空地下室的主要特點。防空地下室常規(guī)武器、核武器爆炸所產生的爆炸載荷和意外載荷有明顯的能量波動，且具有更大能量值和理論爆炸時間，其產出的空氣沖擊波將直接接觸人防工程結構地面的突出部分。例如，突出地面的防空地下室的外墻、開放式設計屋頂?shù)牡叵率翼敯宓确雷o部位。而其他內嵌式的結構設計將受土壤及墻體壓縮帶來的影響。例如，有覆土的地下室外墻、室內的墻壁及天花板、地板等。

2.2 人防工程的結構荷載設計

防空地下室的動力荷載計量一般用分割單元法單一整合計算的等效靜載法。核爆炸是一種極偶然態(tài)的超額負載，其大能量值、短爆炸時間、大載荷衰減常數(shù)等特點，致使在計算人防負荷整體的結果效能時，往往只計算一次。這是架構在完全埋置防空結構兩邊可承受的荷載理論相等的基礎上的。由于是作用于相反方向，此處可忽略結構方式的橫向位移距離。

基于以上在選擇基本建筑材料時，鋼筋硂結構構件強度及屈服性可依據(jù)彈塑性工作階段數(shù)據(jù)進行適配。拿屋頂蓋、外墻及臨空墻等構件來說，屈服狀態(tài)下呈現(xiàn)的裂紋狀態(tài)是能夠達到較高的荷載承受力的。利用屈服狀態(tài)下不同材料的不同性質及屈服狀態(tài)下的荷載性能，可以有效地提高經濟效益。

2.3 人防工程的結構荷載強度設計

研究發(fā)現(xiàn)，載荷加速速率是材料荷載強度設計的重要影響因素。例如，在偶然的爆炸載荷下，人防工程結構件受的急速變形的壓力值是一般標準實驗條件下的一千倍。對該情況下的構件進行受力分析，可發(fā)現(xiàn)高荷載對應高強度的同時，不改變原先構件材料的基本性質。這些有利因素在具體的人防工程結構設計中，要在全面把控材料自身強度系數(shù)的基礎上通盤考慮。

地下的防空結構對單一的構件結構設計和屈服狀態(tài)下的裂紋不割裂進行判斷，只需要從強度這一個指標進行考察，是通過極限條件下頂點位移和屈服條件下頂點位移的比值來測算材料變形的極值。

3 人防工程結構設計通則

地下室類型的人防工程設計需滿足區(qū)域行政和經濟發(fā)展的雙重要求。對于防空地下室的選址，則必須要符合當?shù)爻鞘蟹揽展こ淌聵I(yè)建設的規(guī)章和要求。

在新的和平時期，結構設計的頂層綱領上要體現(xiàn)出于區(qū)域生產生活環(huán)境服務的需要，其結構要趨從于區(qū)域整體上的建筑風格和功能劃分等建筑標準，但始終要包括向戰(zhàn)時轉變的一個內在結構設計邏輯。例如，在鋼筋混凝土的結構強度設計應在標準條件下，采用“強柱弱梁”、“強剪弱彎”的設計通則。

4 人防工程結構類型選擇

4.1 傳統(tǒng)人防工程結構類型

傳統(tǒng)人防工程的主要結構由磚石和鋼筋砼兩個大類構成。當上部結構屬于磚砌體、石砌體和砌塊砌體的砌體結構時，在設計中可根據(jù)實際情況選用鋼筋砼或磚石結構。

4.2 結構系統(tǒng)選擇

一個有著良好的力學傳播效應、清晰明朗的結構才是一個好的設計結構。但在設計中也要確保其有結構的完整和功能的延展，要充分地在系統(tǒng)運行中貫徹“平戰(zhàn)兩用”的設計準則，由系統(tǒng)結構完整性的好壞來擇優(yōu)選擇與其相適應的系統(tǒng)設計方案。

5 結語

在貫徹“平戰(zhàn)兩用”的原則上，大力發(fā)展人防工程建設，探析人防工程結構設計要充分發(fā)揮其在新時代背景下的社會功能，在設計材料的選用及結構整體設計要在兼顧總體良好系統(tǒng)運行邏輯的基礎上，確保它有足夠的完整性和功能上的延展性，最大程度做到以數(shù)據(jù)為導向、以材料為指標，以目的效益為設計成本控制，完成一個良好的兼顧生產生活的新時期好的人防工程結構設計。