防護(hù)設(shè)計要求下的防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

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摘要：防空地下室是結(jié)合民用建筑修建的，是具有預(yù)定的戰(zhàn)時防護(hù)功能的建筑物，是人防工程的重要組成部分。對于此類量大面廣的人防工程，文章從防護(hù)設(shè)計的基本要求出發(fā)，結(jié)合設(shè)計實踐，總結(jié)了防空地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計要點，可為人防工程技術(shù)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：防空地下室；防護(hù)設(shè)計；結(jié)構(gòu)設(shè)計

1防護(hù)設(shè)計的基本要求

防空地下室結(jié)構(gòu)針對常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載，設(shè)計時均按一次作用。對于甲類人防地下室，取兩者最不利工況設(shè)計，不需要疊加。這里所說的“一次作用”，對常規(guī)武器可以解釋為同一部位只考慮一次。并且根據(jù)《人民防空工程戰(zhàn)術(shù)技術(shù)要求》，防常規(guī)武器抗力級別為5級、6級的防空地下室，不考慮武器直接命中的情況（如航彈落在防空地下室頂板），只考慮航彈爆心距防空地下室外墻及出入口有一定距離的情況，其爆炸對防空地下室結(jié)構(gòu)主要產(chǎn)生整體破壞效應(yīng)（見圖1）。在規(guī)定的武器爆炸荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位應(yīng)抗力相協(xié)調(diào)，主體和出入口均能正常工作。未來戰(zhàn)爭中防空地下室需要面對核武器、常規(guī)武器、生化武器的殺傷破壞和可能發(fā)生的城市火災(zāi)以及房屋倒塌等次生災(zāi)害威脅。對工程防護(hù)而言，具體可歸納為以下幾類基本防護(hù)要求：對爆炸沖擊波的防護(hù)；對毒氣（毒劑）的防護(hù)；對核輻射和熱輻射的防護(hù)；對地面房屋倒塌的防護(hù)；對炸彈命中的防護(hù)。

2基于防護(hù)設(shè)計要求的防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1對爆炸沖擊波的防護(hù)設(shè)計

（1）空氣沖擊波防護(hù)設(shè)計。在核武器爆炸和常規(guī)武器爆炸時，會形成空氣沖擊波和土中壓縮波，它們瞬間對結(jié)構(gòu)形成巨大的荷載?？諝鉀_擊波在均勻大氣中以超音速向四周傳播時，既有超壓又有負(fù)壓。這種動壓正是工程結(jié)構(gòu)破壞效應(yīng)的控制參數(shù)。這種“強(qiáng)風(fēng)”伴隨著正壓，具有無孔不入的特性，會直接進(jìn)入工程的各種孔口，破壞臨空墻以及防護(hù)門等孔口防護(hù)設(shè)備，殺傷室內(nèi)人員。所以口部是防空地下室的薄弱環(huán)節(jié)，口部防護(hù)是防空地下室設(shè)計的重中之重。（2）土中壓縮波防護(hù)設(shè)計。爆炸沖擊波壓縮地表面產(chǎn)生土中壓縮波，形成防空地下室結(jié)構(gòu)主體的頂板（有覆土?xí)r）、外墻、底板荷載。這些荷載與覆土厚度、結(jié)構(gòu)跨度、土的類別、土的飽和程度等因素有關(guān)。防空地下室常見的核武器爆炸、常規(guī)武器爆炸的等效靜荷載可以按規(guī)范查表確定。除此之外需要注意的是，不同部位的臨空墻、門框墻荷載差異較大，出于經(jīng)濟(jì)性考慮，對這些人防構(gòu)件不要歸并，宜分別計算配筋。

2.2對毒氣（毒劑）的防護(hù)設(shè)計

這里的毒氣和毒劑，既包括化學(xué)武器毒劑，也包括生物戰(zhàn)劑和放射性塵埃。雖然它們的殺傷破壞原理各不相同，但從防護(hù)角度來講，它們只有接觸到人體才會發(fā)揮作用。所以主要防護(hù)途徑就是在防空地下室內(nèi)部形成一個完整的密閉區(qū)，與室外隔絕。一般結(jié)構(gòu)主體均采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)厚度不小于200mm；掩護(hù)人員較多的工程（如二等人員掩蔽所等）需要設(shè)置濾毒通風(fēng)系統(tǒng)；各種工程孔口要采取相應(yīng)的密閉措施，如密閉門、密閉通道、防毒通道、通風(fēng)設(shè)施的密閉閥門等。

2.3對核輻射和熱輻射的防護(hù)設(shè)計

（1）核輻射防護(hù)設(shè)計。防輻射主要是指對早期核輻射的防護(hù)。核武器爆炸后，在短時間內(nèi)（約幾秒至十幾秒）放射出大量的射線和中子流，稱為早期核輻射。其中γ射線和中子流的穿透力強(qiáng)，能穿過頂板對內(nèi)部人員造成傷害，引起放射性損傷，嚴(yán)重者可以致死。但射線穿過各種材料的能力與材料的密度成反比，材料的密度越大，防護(hù)所需的厚度就越小。按照城市的海拔高度和防護(hù)劑量限值，不同抗力級別的甲類防空地下室具有不同的防護(hù)厚度要求（按混凝土厚度計）。結(jié)構(gòu)頂板覆土厚度可以按0.7倍換算計入防護(hù)厚度。（2）熱輻射防護(hù)設(shè)計。除早期核輻射以外，核爆炸的瞬間形成的高溫高壓火球不斷向外輻射強(qiáng)烈的光和熱，稱為熱輻射，持續(xù)時間約為幾秒。核武器在空中爆炸時，熱輻射能量約占總能量的35%，火球內(nèi)部溫度高達(dá)3000萬℃，表面溫度也高達(dá)8000℃，可引起建筑燃燒，造成城市火災(zāi)。對于防空地下室，出入口通道盡可能設(shè)置轉(zhuǎn)折（90°拐彎），避免口部的防護(hù)門和防爆破活門等防護(hù)設(shè)施直接照射。

2.4對地面房屋倒塌的防護(hù)設(shè)計

空襲會造成地面建筑物倒塌，房屋倒塌不僅形成倒塌荷載，還會對防空地下室口部造成堵塞。這里的口部主要指戰(zhàn)時必須正常使用的主要出入口和戰(zhàn)時通風(fēng)口。當(dāng)主要出入口的敞開段（無頂蓋段）位于上部建筑的倒塌范圍內(nèi)，則上部建筑遭空襲倒塌時，極易造成口部堵塞，此時主要出入口敞開段上方應(yīng)設(shè)置防倒塌棚架。若平時不需要口部建筑，也可以采用標(biāo)準(zhǔn)圖集的鋼結(jié)構(gòu)裝配式防倒塌棚架，臨戰(zhàn)時安裝。通風(fēng)口應(yīng)設(shè)置防堵篦子，避免被倒塌物堵塞，且為保證通風(fēng)口戰(zhàn)時正常使用，出地面的通風(fēng)口本身也應(yīng)按防倒塌設(shè)計，設(shè)計原則同防倒塌棚架。

2.5對炸彈命中的防護(hù)設(shè)計

空襲中，防空地下室一旦被炸彈直接命中，對結(jié)構(gòu)的局部破壞將會非常嚴(yán)重。資料表明，若考慮防500kg普通爆破彈直接命中，則需要2.85m厚的C30鋼筋混凝土頂板。考慮到普通防空地下室并非空襲的重點目標(biāo)，一般只考慮炸彈非直接命中的地面爆炸。為了降低戰(zhàn)時常規(guī)武器命中的概率，減少人員傷亡，縮小破壞范圍，主要做法就是控制人防工程的規(guī)模，劃分功能獨立的防護(hù)單元，在防護(hù)單元內(nèi)設(shè)置抗爆單元。

3結(jié)束語

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，大量新建住宅和商業(yè)中心等都按要求設(shè)置了防空地下室，因此結(jié)構(gòu)工程師要緊跟形勢發(fā)展，努力學(xué)習(xí)鉆研防空地下室的基本防護(hù)要求，做好防空地下室設(shè)計，為國防事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB50038—2005,人民防空地下室設(shè)計規(guī)范[S].

[2]FRJ06—2008,人民防空地下室施工圖設(shè)計文件審查要點[S].

作者：霍晶 單位：雅克設(shè)計有限公司