摘要：地下人防工程是我国城市民防现代化建设过程中的一项重要内容，在城市的发展进程中起到积极作用。而由于地下人防工程与普通民用建筑不同，需满足平战结合的设计要求，因而对地下人防工程的结构设计要求较高。本文主要从地下人防工程的结构设计原则出发，对其结构设计特点进行分析研究，以供读者参考。
关键词：地下人防；工程；结构设计；原则；特点
我国的人民防空法明确规定，地下人防工程是为了满足国家民防需要，应对空袭而设计施工的民防工程。若国内发生战争，地下人防工程必须要肩负起战时掩蔽人员和物资，为指挥战争和抢救伤员提供安全场所的重要作用；同时需考虑平时有效的人防工程空间利用，实现平战结合的设计效果。因此地下人防工程的结构设计必须既要满足人防要求，又要具有一定的实用性。为了能够使读者更好地了解地下人防工程结构的特点，以下本文就来详细地探讨有关地下人防工程的结构设计问题。
1、地下人防工程的结构设计原则
由于地下人防工程与普通的建筑地下工程的功能和作用存在着一定差异，因此在对工程进行设计时也不能采取相同的设计方法。事实上，在对地下人防工程进行结构设计时，需要遵从一定的结构设计原则，这是在长期的实践中所得出的基本原则，主要有以下六点：
1.1采用等效静载的设计方法。由于地下人防工程设计时需考虑核武器和常规武器的动荷载作用，因此在对其结构进行设计时，应该将动荷载对结构产生的效应简化成相应的静荷载，同时根据工程战时功能的具体情况及结构型式将其拆成若干个分工程进行结构荷载计算。
1.2战时仅对强度进行验算。与普通民用建筑工程不同，人防工程结构战时只要在规定的武器作用下不破坏，保证结构的承载力，就达到了目的。且在设计中已对不同位置的结构和构件的允许延性比进行了控制，因此在战时使用状况下，只验算结构的承载力（包括稳定），可不进行结构变形、裂缝宽度和地基变形的设计。
1.3人防工程结构各部位的抗力应相协调。这是人防工程设计的指导原则。由于人防工程结构各部位所受的作用不同，破坏形态不同及安全储备不同，抗力相协调的目的就是为了防止由于存在个别薄弱环节致使整个结构抗力明显降低。主要包括：出入口各部位抗力应相协调；出入口与主体结构抗力应相协调；主体结构各部位之间的抗力应相协调；口部防护设备与人防工程抗力应相协调。
1.4强调墙柱承重结构的设计合理性。在城市建设中，大多数地下人防工程的地面都承受着较大的上部建筑荷载，在设计中应该尽量使地下人防工程的墙柱承重结构与地面建筑的承重结构实现一致，这样就可以使地面建筑荷载直接作用到地基上，而非地下人防工程顶面上。
1.5强调节点构造设计。地下人防工程结构的设计与普通建筑工程的结构设计是有很大差异的，并且对结构的整体性要求更高，还要求其具备一定的延性。同时，还应该实现强剪弱弯、强柱弱梁的结构设计效果。这就要求设计人员必须要对节点构造根据规范进行仔细设计，确保地下人防工程的设计质量。
1.6实现平战结合的设计效果。尽管地下人防工程的主要目的是为了作为战时防护使用，但是其最多的使用状态还是处于和平时期。此时的地下人防工程若闲置起来，必然会造成极大的空间浪费。为此在结构设计中一般要求地下人防结构应该满足战时使用和平时使用两个要求。而要做到这一点，就要在设计中进行相应的平战转换设计，以便于战时地下人防能够快速实现平战功能的转换。
2、地下人防工程结构设计的特点
基于我国城市国防现代化建设的要求，城市地下人防工程项目越来越多，而很多结构设计人员都没有接受过专业的人防知识培训，也没有较为系统的人防结构设计概念，因此在设计中很难保证地下人防工程的设计质量。要想使设计人员更好的把握人防的结构设计质量，首先就要使其明确人防工程的结构设计特点。总结起来，地下人防工程的结构设计特点主要有以下几点：
2.1结构构件的振动性
人防工程结构设计均按非直接命中计算，所受爆炸动荷载属于偶然性荷载，具有量值大，作用时间短且不断衰减等特点，这就造成了结构加速度大，引起结构不断振动，结构构件所受力不断从正面到反面交换变化，正是基于此，人防构件（比如人防顶板、人防墙体、人防主要出入口楼梯）强调双层双向配筋和设置拉结筋的构造要求。
2.2动静荷载等效性
在动荷载的作用下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线很接近，且动荷载作用下的破坏规律与相应静荷载作用下的破坏规律基本一致，所以在动力分析时可将爆炸动荷载转换为相应的等效静荷载。但也应当注意到，由于是等效静荷载，结构实际承受的是动荷载，在动荷载的作用下材料特性有别于静荷载，即在静荷载的基础上，混凝土及钢筋均有一个材料强度综合调整系数。例如HRB335级钢的综合调整系数为1.35，混凝土C55及以下的综合调整系数为1.50，混凝土的弹性模量是静载时的1.2倍，钢材的弹性模量与静载时相同。有的设计人员没有注意到、理解到这个特性，在计算人防工程的结构构件时，没有对这些系数进行调整，使计算结果不够经济、合理。
2.3工作状态的弹塑性
地下人防工程只考虑一次承受核（常）武器爆炸作用，结构设计只要求主体结构能承受短时间的爆炸偶然荷载，对结构的变形和裂缝开展均不作要求，可不进行验算。地下人防工程战时的使用状态要求较地面建筑的低，可按弹塑性或塑性阶段设计。规范（GB50038-2005）第4.6.2规定“在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载作用下，结构构件的工作状态均可用结构构件的允许延性比[β]表示。人防工程钢筋混凝土结构构件的[β]值可根据结构的受力状态和结构构件的使用要求来取值，通过充分发挥结构较大的塑性变形，来达到消耗核（常）爆炸动荷载的目的。正是基于此，规范4.2.2条规定“防空地下室钢筋混凝土结构构件，不得采用冷轧带肋钢筋、冷拉钢筋等经冷加工处理的钢筋”，以保证构件的最大延性。
2.4防护密闭性
人防工程防护密闭性要求：战时不仅能承受核（常）爆炸荷载作用，也能防早期核辐射、抵御毒气、生化武器的侵入，保证人防工事内人员的安全。有的结构设计人员在结构设计时，只考虑到结构的防护安全性，没有注意到密闭性的要求，针对一些战时和平时都没有受到荷载作用的结构构件（比如说某些密闭墙体），结构厚度设计及配筋量达不到规范的最低要求，更有甚者，把一些有密闭性要求的墙体设计成了砖砌筑墙体。
2.5平时功能和战时功能的兼顾性
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，在平面布置、结构选型、通风防潮、给排水和供电照明等方面，应采取相应措施使其在确保战备效益的前提下，充分发挥社会效益和经济效益。平时功能要求各建筑分区连通、连贯，为方便使用，洞口也较多；而战时功能则要求其防护密闭性，与室外连通的洞口必须封堵。这就要求平时使用的洞口，结构设计时必须考虑采取相关技术措施，确保其在战前转换时限内能快速、安全地实现平战转换，满足工程战时的防护密闭要求。
3、结语
综上所述，在对地下人防工程的结构进行设计时，应该遵守相应的设计原则，并把握人防工程的结构设计特点，在此基础上再结合专业的工程结构设计理论，依照人防工程建设的相关法规及规范进行设计，以保证地下人防工程的结构设计质量。
参考文献：
[1]《人民防空地下室设计规范》GB50038-2005
[2]黄伏祥，人防地下室设计若干问题探讨[J]，江西化工，2010（4）
