摘要：在我国的一些城市和城市中的一些地区，人防工程建设仍需考虑防御核武器。但是考虑到我国地域辽阔，城市地区之间的战略地位差异悬殊，威胁环境十分不同，现行《人民防空地下室设计规范》(GB50038一2005)把防空地下室区分为甲、乙两类。甲类防空地下室战时需要防核武器、防常规武器、防生化武器等;乙类防空地下室不考虑防核武器，只防常规武器和防生化武器等。至于防空地下室是按甲类还是按乙类修建，应由当地的人防主管部门根据国家的有关规定，结合该地区的具体情况确定。
关键词：人防地下室；结构设计方法；工程应用
一、人防地下室结构设计方法
（一）人防工程结构的设计特点
与普通地下室相比，防空地下室结构设计的主要特点是要考虑战时规定武器爆炸动荷载的作用。武器爆炸动荷载属于偶然性荷载，荷载具有量值大、作用时间短且不断衰减等特点。暴露于空气中的防空地下室结构构件，如高出地面不覆土的外墙、不覆土的顶板、口部防护密闭门及门框墙、临空墙等部位直接受空气冲击波的作用。其它埋入土中的围护结构构件，如有覆土的顶板、土中外墙及底板等，则直接受土中压缩波的作用。此外防空地下室内部的墙、柱等构件则间接承受围护结构及上部结构爆炸动荷载作用。
防空地下室结构设计的主要内容包含两方面：一是主体结构设计，包括顶板、外侧墙、底板等其它构件的结构设计，二是孔口防护设计，包括出入口的防护和消波系统（防护设备），其中出入口的防护包含防护密闭门的选用、门框墙、临空墙的计算、出入口通道（包括风井）的计算等几个方面，而消波系统则包含防爆破活门的选用和扩散室（箱）的设计，那么，这些内容的结构设计与一般的结构设计有何不同呢?
（l）防空地下室在核爆动荷载作用下，其动力分析一般采用等效静荷载法，将整个结构拆开为单个构件进行计算。
（2）人防荷载来源于核爆炸冲击波，核爆动荷载属于偶然性荷载，荷载有量值大、作用时间短且不断衰减等特点，人防荷载的作用次数在整个结构寿命期内只按一次考虑。
（3）作用在全埋式防空地下室结构上的核爆动荷载，可按同时均匀作用在结构四周进行计算，由于左右两侧其荷载大小相等、方向相反，因此，不需考虑结构的侧移。
（4）钢筋混凝土结构构件可按弹塑性工作阶段设计。对防空地下室中钢筋混凝土结构构件（如顶板、外墙、临空墙）来说，处于屈服后开裂状态仍属正常的工作状态，这样可充分利用材料潜力，如受弯构件，在屈服后还要经历很大变形才会完全坍塌，因此考虑塑性阶段工作，可承受更大动力荷载，有较大经济意义。
（5）材料设计强度可以提高，试验表明，加载速率直接影响材料的力学性能。在武器爆炸动荷载作用下，结构构件所经受的是毫秒级快速变形过程，与标准静载试验速度相比要快千百倍，这时材料力学性能发生比较明显的变化，主要表现为强度提高，但变形性能包括塑性性能等基本不变，这对结构工作起到有利作用，例如钢材强度可提高1.15-1.5倍，砼强度可提高1.5倍，这些有利作用在实际设计中是通过考虑材料强度综合调整系数来完成的。
（6）防空地下室只需进行强度的验算。由于在核爆动荷载作用下，结构构件变形极限已用允许延性比进行控制，且在确定各种构件允许延性比时，已考虑了对变形的限制，因而在防空地下室结构设计中，不必再单独对结构构件的变形与裂缝开展进行验算。
（7）防空地下室结构构件除钢筋混凝土防护密闭门和门框墙以及砖砌体墙和防水要求高的结构采用按弹性工作阶段设计外，对于一般超静定的钢筋混凝土结构，可按非弹性变形产生的塑性内力重分布计算内力。
（8）地面建筑的防空地下室结构，是整个建筑结构体系的一部分，不仅要满足战时的抗力要求，而且应满足平时使用的结构要求，即防空地下室结构设计应同时满足平时和战时两种不同荷载效应组合的要求。为有利于平战结合，方便防空地下室平时使用，可采取平战兼顾的设计方法，通过临战加固达到战时防护要求。当平时使用要求与战时防护要求不一致时，应采取平战功能转换措施。所采取的转换措施应能在规定的时限内完成防空地下室的功能转换。
（二）人防工程结构设计的原则
防空地下室设计必须贯彻“长期准备、重点建设、平战结合”的方针，并应坚持人防建设与经济建设协调发展、与城市建设相结合的原则。对于防空地下室的位置选择、战时及平时用途的确定，必须符合城市人防工程规划的要求。同时也应考虑平时为城市生产、生活服务的需要以及上部地面建筑的特点及其环境条件、地区特点、建筑标准、平战转换等问题，地下、地上综合考虑确定。对于人防工程的结构设计，其原则主要有：
（1）防空地下室的主体结构、出入口部、孔口和防护设备等应根据防护要求和受力情况做到各个部位抗力相协调，防止出现由于局部破坏而影响主体结构的防护密闭性。
（2）防空地下室结构在满足设计抗力的前提下，对钢筋混凝土结构构件应采用“强柱弱梁”和“强剪弱弯”的设计原则进行设计。
（3）防空地下室应充分利用受弯构件和大偏心受压构件的变形来吸收核爆冲击波的能量，以减轻支座截面的抗剪与柱子抗压的负担，确保结构在屈服前不出现剪切破坏和屈服后有足够的延性，最终形成塑性破坏，而不是脆性破坏，从而提高结构的整体承载能力。
（4）受弯构件应双面配筋。双面配筋对承受核爆动荷载作用下可能的回弹和防止在大挠度情况下的构件坍塌十分重要。
二、应用分析
合肥水泥研究院职工住宅楼由3栋高层住宅和两个地下车库组成，主楼部分为短肢剪力墙结构，地上11层跃12层、地下1层，建筑高度33.3m;地下车库部分为框架结构，地下1层，层高3.6m。地震烈度为7度，抗震等级为 三级，安全等级二级，耐火等级为地上二级、地下一级，设计使用年限为50 年，基础采用平板筏基，地基基础设计等级为乙级。根据合肥市人防办公室文件，城市的生命线工程和面积超过1万米的高层建筑，均须设置防空地下室。本工程总建筑面积为4.12万m2，地下室面积约1万m2，按照规定，本工程须应设置防空地下室面积为3226m2。
人民防空地下室设计规范（GB50038一2005）明确规定人防工程按可能受到的空袭威胁划分为甲、乙两类，该工程是按甲类防空工程设计的，因此在设计时不仅考虑了满足核武器爆炸的防护要求，还考虑了按常规武器和生化武器的各项防护要求。本工程防空地下室防护等级为核6级，采用全埋式现浇钢筋混凝土防空地下室，战时为二等人员掩蔽所，平时为小型汽车停车库。人防车库共分两个防护单元、四个抗爆单元，考虑到小区内部的环境绿化问题，在地下室顶板上设置了0.45m厚的覆土，以满足绿化的需要。
本工程人防地下室主要结构截面尺寸如下：顶板200mm，底板550mm，外墙300mm，临空墙250mm、300mm，防护单元之间隔墙250mm，内墙200mm、250mm，门框墙30omm。混凝土标号采用C30，钢筋采用HPB235级、HRB335级。
本工程硅墙的抗渗等级为56，硅强度等级为C30，地下室内没有设置沉降缝和伸缩缝，是设置了多条纵横交错的后浇带。对双面配筋的钢筋硅顶、底板及墙板，为保证震动环境中钢筋与受压区混凝土共同工作，在上、下层或内、外层钢筋之间设置一定数量的拉结筋。
参考文献：
【1】李建，防空地下室设计中的几个问题探讨，山西建筑学报，Vol.31，No.16，Aug.2005
【2】张立明等，住宅小区人防地下车库结构设计体会，建筑科学杂志，vol.21，NO5，Oet.2005
【3】陈纯，防空地下室结构设计要点剖析，建筑与工程，2007年第5期
