人民防空工程防护结构设计

黄小凤

摘要：随着国际形势的变化、国家发展导致的战略布局调整，加强人民防空工程建设成了必然趋势。人民防空工程设计必须贯彻”长期准备、重点建设、平战结合”的方针。人民防空工程的建设地点、规模大小、战时及平时用途应根据城市的人防工程规划及地面建筑规划等因素综合考虑。人民防空工程的建设宗旨就是为了在平时为人民提供停车或储物空间，战时给广大人民群众提供一个保障生命安全、财产安全的场所。

关键词：人民防空工程 防护设计 经济性

1.人民防空工程的分类

人民防空地下室按抗力级别分为甲类、乙类防空地下室。甲类防空地下室设计时必须满足战争时期对核武器、常规武器、生化武器的防护要求。乙类防空地下室设计时必须满足战争时期对常规武器、生化武器的防护要求。

2.人民防空工程的功能

人民防空工程为平战结合工程，平时战时均可使用，不浪费资源，但是必须满足战时的防护和使用要求。平时功能一般为地下停车库、设备用房、储物间、美食城、地下商城等。战时功能为：人员掩蔽部、专业队队员掩蔽部、医疗救护站、物资库等。

3.人民防护工程的防护要求

人民防护工程的防护要求有多个方面，本文主要讲述结构防护要求，部分建筑防护要求。

建筑防护要求：a.与人民防空工程没有关系的设备管道不宜穿过人防工程的围护结构;上部建筑的污水管、雨水管、燃气管不得进入人民防空工程内部，否则不容易满足密闭性要求。如若必须穿过人民防空工程的围护结构，必须采取符合规范要求的防护密闭措施，保证密闭性。

b.战争时期，室内有人员停留的甲类防空地下室顶板、临空墙等结构构件应满足最小厚度和防早期核辐射的相关要求，保障战时掩蔽人员的生命安全。

当顶板的防护厚度不足时，可采取下列措施满足防辐射要求：

顶板上结构标高以上的建筑混凝土面层，可与板厚叠加，作为防辐射厚度，前提是板厚要满足平时承载力和战时抗力要求。

在顶板上覆土，按规范要求计算所需厚度，满足即可。一般人防地库顶板上为了满足抗浮、种植绿植、市政管网等需求，都会回填不同厚度的素土。

4.人民防护工程结构构件防护厚度

为了满足人民防空工程的防护要求，结构设计师在设计时，人防地下室顶板，必须按照建筑防护要求同时还要考虑到经济性，为建设单位在合理范围内节省工程造价。

常做项目一般抗力等级为甲类核6常6级，核5常5级，乙类常6级。6级人防地下室顶板不管是甲类、乙类还是海拔高度是否相同，防辐射剂量是否一样，最小厚度都不得小于250mm。核5级人防地下室顶板需根据项目所在地海拔高度、防辐射剂量要求采取不同厚度，具体需要按照规范要求确定。

5.人民防空工程设计经济性比较

防空地下室完整设计包括：顶板、底板、外墙、人防口部等的设计，本文着重讲述顶板经济性和外墙荷载取值计算。

顶板设计：

a.顶板作为直接承受覆土、消防车、战时爆炸等荷载的构件，顶板需同时满足平时受力要求和战时受力要求。常规柱网结构一般按大梁大板设计比较经济。常规战时核武器荷载如何取值，当防空地下室顶板为钢筋混凝土梁板结构并且满足允许延性比时，顶板的等效静荷载标准值依据顶板上覆土的厚度，顶板区格内最大短边跨度按照规范查取。

b.常做的核6常6级人防地下室，梁板柱基础混凝土等级一般按C35取值，配筋率相对较小，且能满足人防结构构件的一般抗剪要求。顶板板厚一般取值最小按250mm，双向板按手册算法计算，人防荷载和消防荷载采用塑性算法，依据规范要求，承受动力荷载的钢筋混凝土结构构件，纵向受力钢筋的配筋率均应满足规范要求，故板顶底钢筋均按最小配筋率双层双向设置，支座不足处再附加。当板跨较大，按最小板厚计算支座处配筋或裂缝不满足要求时，考虑加大板厚设计，但一般不大于350mm，否则需要施工单位在施工前组织超危工程专家论证会，并且施工时也会有一定安全隐患。板厚越大，通长配筋按最小配筋率也会越大，含钢量就会大。

c.一般西安项目，防护等级会比较高，核5常5级较多，医疗救护工程、专业队队员掩蔽部、物资库等。但是由于西安海拔较高，且根据防辐射剂量要求，医疗救护站和专业队队员掩蔽部战时都是有人员停留，有上部建筑时，最小防护厚度不得小于540mm，无上部建筑时最小厚度不得小于720mm.但是一般防空地下室均有上部建筑，顶板上面层在保证满足找坡要求后，面层最薄处可与板厚叠加作为防辐射厚度，尤其是主楼为剪力墙结构时，主楼范围内板跨小，按250mm或者300mm板厚计算即可满足抗力要求，这时如果按照最小防护厚度取板厚，通长配筋按最小配筋率取值，那么就会造成很大的浪费。这种情况可以顶板厚度在满足抗力要求的前提下，其余不足防护厚度的差值，按建筑面层考虑，这样既可以满足防辐射要求，还可以满足建筑平时工况承载力需求和战时工况抗力需求，这样顶板通长筋配筋会相对小很多，大大减小含钢量。

d.有的项目柱网比较大，10mX10m，或者更大，这种时候如果还按照常规设计，大梁大板，那么要同时满足平时战时工况下的承载力要求，就需要做到很大的板，一方面需要施工单位组织专家关于超危论证，一方面顶板配筋会特别大，梁高也会较高，这种情况我们选择做十字梁或井字梁结构，板厚尽量做到按规范最小防护厚度，如果是主楼内，无覆土且板跨足够小，还可以考虑面层叠加，这样混凝土用量和含钢量都会节省，当然会增加次梁钢筋和混凝土，但是相比较还是做十字梁或者井字梁比较节省。

顶板梁设计：顶板梁的设计需要考虑的因素比较多，梁跨度大小，车库净高需求，设备专业的设备安装高度需求，顶板上覆土荷载厚度等都跟梁截面有关系。以下举2个具体实例来说明：

小柱网梁截面比较：标准柱网5300X6450，5300X4900。5300mm跨度方向我们选择按300X650和400X600兩种截面形式计算并且均满足计算要求，下面我们根据计算结构进行比较。

1>柱跨长度5300mm，框柱尺寸450X450.梁箍筋C12@100/150（2），顶部纵筋为：10C22（3800）;底部纵筋：8C22（3040）;通长筋为：4C22（1520）。

2>柱跨长度5300mm，框柱尺寸450X450.梁箍筋C10@100（4），顶部纵筋为：10C22（3800）;底部纵筋：9C22（3420）;通长筋为：4C22（1520）。

经计算比较标准跨每根400X600截面梁比300X650框梁纵向钢筋价格高约63.23元，箍筋价格高约97元，混凝土用量高约0.1m³，约50元。如果按照400X600截面设计，地库层高可减少50mm，土方开挖量可减少1.3m³，每立方约30元;最终造价差值：180元。综上：梁截面单从经济性选择300X650更经济，但是400X600层高相同时舒适性更高，具体看甲方需求。

外墙荷载取值：以一个工程实例来讲解外墙荷载如何取值，以下是工程概况：本工程为溧水一工程，人防地下室为核6常6级，位于地下二层，2层地库层高均为3.8m，顶板上覆土为1.4米，负二层外墙外侧土质为砂土，抗浮水位为室外场地整平标高下0.5m，下面详细讲述外墙荷载如何计算：

结语：

人民防空工程事关国家安全、人民福祉，在人民防空工程的建设中，优先考虑的防护功能的完备性，其次考虑居民用户在非战时的日常停车便利性，最后也要考虑开发投入经济性。本文是作者结合多年人防结构设计经验，总结得出的在人民防空结构防护设计方面的一些重点注意事项。属于一家之言，如果不当之处，欢迎指点。

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