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华优建筑设计院广州分院 广东广州 510405
【摘 要】城市是经济活动的中心，大量人口和物资集聚于城市，尤其是一些大型城市，往往是国家的经济中心、政治中心，在国家发展中具有重要的战略地位。因此做好城市人防工程建设显得尤为重要。所谓人防工程就是人民防空工程，是战争时期用于防空的地下或半地下的建筑工程，主要用于保障人员、物资安全，提供医疗救护场所等。由于人防工程承担着特殊使命，因此，城市人防工程的规划和设计也有着特殊的要求。本文笔者对人防工程防护设计与存在问题进行了分析，希望与大家共同交流探讨。
【关键词】人防工程；防护设计；存在问题
1、我国人防工程发展的现状
随着科技的不断进步，各种先进的武器不断被研发出来，现代炸弹的威力已经有了巨大的改进，其破袭深度达到了惊人的程度。有报道称美国的穿地弹穿入火山深度达到22英尺。目前世界许多国家对穿地弹的研究仍在进行当中，而且可以肯定的是其威力还将进一步加大。除了各种穿地弹之外，还有许多其它的航空炸弹、陆基导弹等，都能够对城市产生巨大破坏，因此，城市人防工程所需要应对的挑战越来越大。我国大部分城市都处于别国的导弹射程之内，一旦发生战争必将面临敌人的轰炸。因此我国城市人防工程面临巨大挑战。我国自新中国成立以来总体处于和平状态，所受外来威胁一直较小，这种环境使得我国许多城市逐渐放松了对城市人防工程建设的重视，人防工程的规划设计存在许多不合理的地方。有的城市虽然建有人防工程，但是这些工程往往比较老旧，已经不能适应现代化战争的防空要求了。
2、城市人防工程规划和设计重点
2.1、根据人口分布布局城市人防工程
随着我国经济的高速发展，城市面积不断扩大，城市人口急剧膨胀，人口超过千万的大中型城市在越来越多，而且城市人口的分布并不均匀，城市具有不同的功能分区，有商业区、工业区和居民区之分。居民区人口最多，工业区相对要少一些，但是也不绝对，由于城市人口流动较大，都过着早出晚归的生活，所以居民区在夜晚时人口最为集中，白天的时候工业区和商业区人口会明显增多。所以不同的时间段城市人口分布存在较大区别。这种人口流动的特点给城市人防工程的建设带来了很大挑战。由于面积大，再加上人口分布不均匀，流动性很大，要求城市人防工程在规划和设计时要充分考虑各种复杂情况，合理布局人防工程。规划的目标应该是使不同区域的人们能够在最短的时间内抵达防空洞。防空洞的的密度和大小都要根据附近人口分布情况合理配置，人口密度大的地方，在人防工程设计时就要相应扩大规模，或者增加数量，以确保战争时期能够为所有居民提供保护。
2.2、根据城市战略地位合理规划人防工程
我国城市虽然众多，但是真正具有战略意义的城市却有限，且多数都位于东南沿海，例如北京、上海、广州等就属于这样的城市。北京是我国的政治中心，同时是北方乃至全国的经济中心，上海和广州都是经济中心。在这些城市中集中了许多军事设施、工厂、交通等重要基础设施，在战争时期这些设施是敌人轰炸的重点目标，因此这种大中型城市所面临的战争威胁更大。所以，相应的这些城市的人防工程也承担着更为艰巨的任务。
2.3、人防工程建设与城市地下空间开发相协调
城市人防工程与城市地下空间开发是具有天然联系的，人防工程多为地下或半地下的建筑，而城市地下空间开发也需要建设大量的地下工程，例如停车场、隧道、地铁等等，其实这些工程与人防工程具有很大的关联性，只要稍加转变，就可以使二者合二为一，例如地下停车场的建设，我们完全可以在确保停车功能的同时使其兼顾人防功能。所以，城市人防工程的规划和设计应该与地下空间开发相结合，这样一来既可以节省大量的建设成本，又可以使城市地下空间得到充分的利用。
3、人防工程防护设计问题及解决措施分析
3.1、人防地下室外墙配筋
人防地下室的外墙一侧和室外的岩土接触，直接承受着土体中的压缩波作用，另一侧是人防工程的墙体。顶板和外墙之间的刚度在接近时，外墙的上部可以近似的按照固定端和铰支之间的支座状况进行考虑；当底板的刚度大于外墙的刚度时，外墙的下部支座可以看做固定端，各个构件之间的支座条件需要相互协调，需要重视配筋和构造以及实际的受力情况是否相符。如果地下室内部横隔墙比较多或上层建筑的柱子沿外墙向下直通到基础底板，外墙可按支承在内部横墙与楼板上的双向板计算；如果地下室的内部横隔墙比较少或者没有横隔墙时可以利用上下两端进行支撑，按照下端嵌固在基础底板以及上端简支或者将其嵌固在顶板的单向板计算。这和外墙所受到的平面外的水平荷载的作用是相同的。这样计算所得到的配筋往往是受力主筋，也就是竖向分布筋。相对于单向板或者双向板来说，受力主筋主要在墙板的外侧布置，然而对于受力水平的分布筋的布置需要在墙板的内侧进行。这和一般的剪力墙的分布筋的排列是不相同的。然而还有很多在设计当中外墙钢筋按照一般的剪力墙的排列方式进行布置，这样就在一定程度上造成墙体的厚度减少。在人防工程中，临空墙和防护单元的隔墙钢筋也是需要和外墙进行布置。在兼作剪力墙时，还是需要能够满足平时荷载工况作用下的承载力以及稳定性要求。
3.2、防荷载的确定
地下人防改造设计的主要就是主体结构的设计和孔口的防护设计。首先，对于主体结构的设计主要包括顶板以及外侧强和底板等构件的设计，其次是孔口防护设计，主要包括出入口的防护以及消波系统防护设备，出入口的防护主要包括防护密闭门以及门框墙和临空墙的计算等。人防防护设计主要就是需要能够对空气的空气波能够抵抗。在发生核武器爆炸的情况之后，冲击波往往传到地表，产生反射冲击波。由于反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播，并且压力又高，因此反射波的传播速度比入射波要快，当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后，则汇合成为单一的冲击波，即合成波。合成波波阵在靠近地面的部分是和地面垂直的，也就是合成波是水平进行传播的，对抗力等级较低的防空地下室来说，所受的冲击波即为这种合成波（即地面冲击波）。防控地下室的顶板通常是受到地面的冲击波所产生的超压和负压的作用，然而对于侧壁和底板，由于空气冲击波作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力（这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播），当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。
3.3、门框墙上挡墙加强梁的设置位置
如果防护密闭门上档强比较长时，通常就需要在挡墙的下端设置加强梁，将其作为抵抗水平冲击波荷载的加强构件。在此需要重视的就是，加强梁的梁距和下边缘需要预留一定的高度，通常是250～300mm，这主要是为了方便内侧的防护门要有足够的水平开启的空间。并且加强梁纵筋应锚入门框两侧的竖向加强暗柱中，以形成明确的洞口加强传力体系。
3.4、防倒塌措施
在当前的城市地下人防工程的开发当中，大部分都是以经济利益为主，对于人防工程的相关欠缺考虑，因此，往往在出现一定的灾害时，就会产生很大的问题，例如，出入口出现倒塌的问题，大部分的地下水出入口通常都设置在建筑物的倒塌范围之内，甚至有的就没有采取相关的防倒塌和堵塞措施，也没有设置平时和战时之间的转换设计。这些就在出现战时时，很容易造成出入口的安全隐患问题出现，因此，在设计中需要对出入口合理布置。
结束语
人防结构设计是一项复杂的工作，其影响因素多，涉及面广。人防建筑的设计具有十分重要的意义。人防建筑既要考虑战时要求，又要兼顾平时功能，这增加了其结构设计难度，在设计工作中应参考相关规范和指导，结合人防建筑具体施工条件和施工环境，选择最合适的设计方法。
参考文献：
[1]焦斌.指挥防护工程综合防护效能评估与决策优化分析[D].西安建筑科技大学，2010.
[2]童锡钢.孔口防护工程质量常见问题分析及对策研究[J].建筑设计管理，2011，12：63-65.
[3]赵群.地下人防工程结构设计的特点[J].黑龙江科技信息，2009，06：228.
【摘 要】城市是经济活动的中心，大量人口和物资集聚于城市，尤其是一些大型城市，往往是国家的经济中心、政治中心，在国家发展中具有重要的战略地位。因此做好城市人防工程建设显得尤为重要。所谓人防工程就是人民防空工程，是战争时期用于防空的地下或半地下的建筑工程，主要用于保障人员、物资安全，提供医疗救护场所等。由于人防工程承担着特殊使命，因此，城市人防工程的规划和设计也有着特殊的要求。本文笔者对人防工程防护设计与存在问题进行了分析，希望与大家共同交流探讨。
【关键词】人防工程；防护设计；存在问题
1、我国人防工程发展的现状
随着科技的不断进步，各种先进的武器不断被研发出来，现代炸弹的威力已经有了巨大的改进，其破袭深度达到了惊人的程度。有报道称美国的穿地弹穿入火山深度达到22英尺。目前世界许多国家对穿地弹的研究仍在进行当中，而且可以肯定的是其威力还将进一步加大。除了各种穿地弹之外，还有许多其它的航空炸弹、陆基导弹等，都能够对城市产生巨大破坏，因此，城市人防工程所需要应对的挑战越来越大。我国大部分城市都处于别国的导弹射程之内，一旦发生战争必将面临敌人的轰炸。因此我国城市人防工程面临巨大挑战。我国自新中国成立以来总体处于和平状态，所受外来威胁一直较小，这种环境使得我国许多城市逐渐放松了对城市人防工程建设的重视，人防工程的规划设计存在许多不合理的地方。有的城市虽然建有人防工程，但是这些工程往往比较老旧，已经不能适应现代化战争的防空要求了。
2、城市人防工程规划和设计重点
2.1、根据人口分布布局城市人防工程
随着我国经济的高速发展，城市面积不断扩大，城市人口急剧膨胀，人口超过千万的大中型城市在越来越多，而且城市人口的分布并不均匀，城市具有不同的功能分区，有商业区、工业区和居民区之分。居民区人口最多，工业区相对要少一些，但是也不绝对，由于城市人口流动较大，都过着早出晚归的生活，所以居民区在夜晚时人口最为集中，白天的时候工业区和商业区人口会明显增多。所以不同的时间段城市人口分布存在较大区别。这种人口流动的特点给城市人防工程的建设带来了很大挑战。由于面积大，再加上人口分布不均匀，流动性很大，要求城市人防工程在规划和设计时要充分考虑各种复杂情况，合理布局人防工程。规划的目标应该是使不同区域的人们能够在最短的时间内抵达防空洞。防空洞的的密度和大小都要根据附近人口分布情况合理配置，人口密度大的地方，在人防工程设计时就要相应扩大规模，或者增加数量，以确保战争时期能够为所有居民提供保护。
2.2、根据城市战略地位合理规划人防工程
我国城市虽然众多，但是真正具有战略意义的城市却有限，且多数都位于东南沿海，例如北京、上海、广州等就属于这样的城市。北京是我国的政治中心，同时是北方乃至全国的经济中心，上海和广州都是经济中心。在这些城市中集中了许多军事设施、工厂、交通等重要基础设施，在战争时期这些设施是敌人轰炸的重点目标，因此这种大中型城市所面临的战争威胁更大。所以，相应的这些城市的人防工程也承担着更为艰巨的任务。
2.3、人防工程建设与城市地下空间开发相协调
城市人防工程与城市地下空间开发是具有天然联系的，人防工程多为地下或半地下的建筑，而城市地下空间开发也需要建设大量的地下工程，例如停车场、隧道、地铁等等，其实这些工程与人防工程具有很大的关联性，只要稍加转变，就可以使二者合二为一，例如地下停车场的建设，我们完全可以在确保停车功能的同时使其兼顾人防功能。所以，城市人防工程的规划和设计应该与地下空间开发相结合，这样一来既可以节省大量的建设成本，又可以使城市地下空间得到充分的利用。
3、人防工程防护设计问题及解决措施分析
3.1、人防地下室外墙配筋
人防地下室的外墙一侧和室外的岩土接触，直接承受着土体中的压缩波作用，另一侧是人防工程的墙体。顶板和外墙之间的刚度在接近时，外墙的上部可以近似的按照固定端和铰支之间的支座状况进行考虑；当底板的刚度大于外墙的刚度时，外墙的下部支座可以看做固定端，各个构件之间的支座条件需要相互协调，需要重视配筋和构造以及实际的受力情况是否相符。如果地下室内部横隔墙比较多或上层建筑的柱子沿外墙向下直通到基础底板，外墙可按支承在内部横墙与楼板上的双向板计算；如果地下室的内部横隔墙比较少或者没有横隔墙时可以利用上下两端进行支撑，按照下端嵌固在基础底板以及上端简支或者将其嵌固在顶板的单向板计算。这和外墙所受到的平面外的水平荷载的作用是相同的。这样计算所得到的配筋往往是受力主筋，也就是竖向分布筋。相对于单向板或者双向板来说，受力主筋主要在墙板的外侧布置，然而对于受力水平的分布筋的布置需要在墙板的内侧进行。这和一般的剪力墙的分布筋的排列是不相同的。然而还有很多在设计当中外墙钢筋按照一般的剪力墙的排列方式进行布置，这样就在一定程度上造成墙体的厚度减少。在人防工程中，临空墙和防护单元的隔墙钢筋也是需要和外墙进行布置。在兼作剪力墙时，还是需要能够满足平时荷载工况作用下的承载力以及稳定性要求。
3.2、防荷载的确定
地下人防改造设计的主要就是主体结构的设计和孔口的防护设计。首先，对于主体结构的设计主要包括顶板以及外侧强和底板等构件的设计，其次是孔口防护设计，主要包括出入口的防护以及消波系统防护设备，出入口的防护主要包括防护密闭门以及门框墙和临空墙的计算等。人防防护设计主要就是需要能够对空气的空气波能够抵抗。在发生核武器爆炸的情况之后，冲击波往往传到地表，产生反射冲击波。由于反射波是在被入射波压密和加热过的空气中传播，并且压力又高，因此反射波的传播速度比入射波要快，当反射波波阵面终于赶上入射波波阵面后，则汇合成为单一的冲击波，即合成波。合成波波阵在靠近地面的部分是和地面垂直的，也就是合成波是水平进行传播的，对抗力等级较低的防空地下室来说，所受的冲击波即为这种合成波（即地面冲击波）。防控地下室的顶板通常是受到地面的冲击波所产生的超压和负压的作用，然而对于侧壁和底板，由于空气冲击波作用于地表，压迫土体并使其产生运动，上层土体受压后连续向下传递压力（这种土体的压缩状态由上向下逐层传播过程称为土中压缩波的传播），当遇到侧壁或底板的阻挡后，则会产生超压、动压和负压作用，这就是侧壁和底板需考虑的问题。
3.3、门框墙上挡墙加强梁的设置位置
如果防护密闭门上档强比较长时，通常就需要在挡墙的下端设置加强梁，将其作为抵抗水平冲击波荷载的加强构件。在此需要重视的就是，加强梁的梁距和下边缘需要预留一定的高度，通常是250～300mm，这主要是为了方便内侧的防护门要有足够的水平开启的空间。并且加强梁纵筋应锚入门框两侧的竖向加强暗柱中，以形成明确的洞口加强传力体系。
3.4、防倒塌措施
在当前的城市地下人防工程的开发当中，大部分都是以经济利益为主，对于人防工程的相关欠缺考虑，因此，往往在出现一定的灾害时，就会产生很大的问题，例如，出入口出现倒塌的问题，大部分的地下水出入口通常都设置在建筑物的倒塌范围之内，甚至有的就没有采取相关的防倒塌和堵塞措施，也没有设置平时和战时之间的转换设计。这些就在出现战时时，很容易造成出入口的安全隐患问题出现，因此，在设计中需要对出入口合理布置。
结束语
人防结构设计是一项复杂的工作，其影响因素多，涉及面广。人防建筑的设计具有十分重要的意义。人防建筑既要考虑战时要求，又要兼顾平时功能，这增加了其结构设计难度，在设计工作中应参考相关规范和指导，结合人防建筑具体施工条件和施工环境，选择最合适的设计方法。
参考文献：
[1]焦斌.指挥防护工程综合防护效能评估与决策优化分析[D].西安建筑科技大学，2010.
[2]童锡钢.孔口防护工程质量常见问题分析及对策研究[J].建筑设计管理，2011，12：63-65.
[3]赵群.地下人防工程结构设计的特点[J].黑龙江科技信息，2009，06：228.