建筑人防工程结构布局与设计方法研究

建筑人防工程结构布局与设计方法研究

吴培培

佛山市顺德建筑设计院股份有限公司

摘要：随着我国经济及工程建设的快速发展，地下人防工程已成为工程建设的重要组成部分，人防结构设计已成为建筑结构设计中的一项重要内容。本文结合自身对人防规范的理解和在人防结构设计的实践经验。对人防工程主体设计、平战转换、洞口设计等，进行分析建筑人防工程结构布局与设计方法。

关键词：建筑设计；人防工程；结构布局

0前言

人防工程，其根本目的是为了在战时保障战时人员与物资掩蔽、安全转移、及时救助而单独修建的地下防护建筑。人防工程是建筑施工中不可忽视的一部分，人防工程可以有效保护一个城市的战争潜力。随着城市地下空间开发利用的程度逐步提高，人防工程建设的力度日益加大。与此同时，地下人防工程合理有效的结构设计工作也面临越来越多的挑战。本文结合自身人防工程结构设计的经验，针对在地下人防工程结构设计原则和设计要点进行了探讨与分析，以期为人防工程结构设计人员提供一点参考。

1.人防工程设计原则

1.1满足人口疏散需要

建筑工程是需要满足人类各种需求的功能性单元，建筑中人口密度相对较大是其固有特征，当意外灾害发生时，如火灾、地震等(包括各种人祸，如战争、恐怖袭击等)，能否在较短时间内将建筑中密集的人口进行疏散是保障建筑使用者生命健康、财产安全的关键，因此建筑的人防工程结构布局和设计应当满足人口疏散的需要，如通道的宽度、高度，通道在不同层级的分布等，应当具备相当的合理性和科学性，能够使大量人口在短时间内有序通过而不至于发生踩踏、拥堵等意外。

1.2满足战时需要

从概念上来说人防工程的设计是为战争准备的，提供掩蔽防护的建筑地下场所，其内部结构设计应当满足战时需求，如入口的设计、结构的设计、防护设计等，根据相关的规定，人防工程的入口门洞应当不小于一百人(按照每人30公分计算)。出入口的结构应当具备密闭防护的功能，且具备相当强度，能够抵御爆破、毒气等攻击。在长期密闭的情况下，为了保持人防工程中隐蔽人口的安全和生命健康，人防工程在结构上应当具备通风、密闭通道和洗漱的空间或通道设计。

1.3合理划分功能区域

如果人防工程在战争时期被航弹击中，如果在此之前根据人防工程的布局特点进行了功能区域划分，将隐蔽人群集中在难以被航弹覆盖的地区，而容易被航弹覆盖的地区设计为抗暴单元和防护单元，则能够最大程度降低空袭对人防工程造成的伤害，同时也能降低空袭对人群造成的威胁。

2建筑人防工程结构设计要点

2.1主体工程

根据相关文件指导，建筑人防工程设计和建造要符合平战结合的原则，因此笔者认为人防结构设计的主体工程要从以下几步来进行。

根据结构的抗力级别进行功能区划分，系统地将主体工程分为清洁区、染毒区、防护区、非防护区等四个部分，防护区又可细划为抗暴单元和防护单元，不同的功能分区和单元的结构和内部设施应根据其使用功能划分进行配置。相邻的分区之间应当有隔墙，隔墙的建造应当符合要求，规范使用钢筋混凝土建造并整体上设计为防护密闭墙，防护墙的强度需根据其抗级进行科学设计。密闭门建造需要符合规范。根据我国对人防工程的相关规定，相邻密闭门之间的距离不能小于500mm，抗暴墙应处于防爆单元之间，且厚度不能小于20cm，密闭门和抗暴墙统一使用钢筋混凝土建造。对人防工程的主体结构高程也有严格规定，普通人防工程高度不能低于2.6m，具备长期隐蔽功能的人防工程通道净高不能低于2.5m、房间净高不能低于2.8m。用于指挥的人防工程，通道净高与具备长期隐蔽功能的人防工程要求一致。

2.2口部设计

人防工程的口部大小要根据防护单元建筑面积的大小来进行设计。一般来说，如果防护单元的面积大于1000m2时，就应该设置最少两个出入口，这两个出口不包括防护单元之间的垂直出口和连接通口，所有的出入口里最少要有一个是直通室外地面的战时主要通口，相邻两个出入口要设置为不同的方向且它们之间的距离不能小于15m。如果防护单元的建筑面积没有超过1000m2，可以设置相对简单的直通室外作战出入口和一个防护单元点出入口。用于指挥的人防工程口部设计，则需要至少两个直通地面的出口，出口净高不能小于2.6m，净宽不能小于2m，并且在地面建筑倒塌范围之外设置直通出口最为合适，这样可以有效防止倒塌造成的堵塞。用于人员掩蔽的人防出入口在设计时都要有防毒通道和密闭通道，战时人防工程的主要出口一般为防毒通道，这个防毒通道的出口要能够直通到室外地面，所以在设计时，会将防护密闭门和密闭门各设置一道。通道两侧会设有洗消间，如果建筑面积较小也应当设有简易洗消间。在设置洗消间时，要将污水管道通入密闭门外的污水集中坑，否则容易出现污水污染人防工程内部的情况，为保持防毒通道的通风良好，要在其内部设置相应的通风换气设备，出于防爆安全考虑要在防护密闭门外设置呼叫按钮，同时也要在秘密通道每个防护单元中设置滤毒室和进风机房，这些进风机房要设置在清洁区内，为有效防止滤毒室的毒气渗入到人防地下室中，应在秘密通道与滤毒室之间设置密闭门。

此外，在人防工程口部设置扩散室和防爆破活门也是相当有必要的，可以充分减小，爆炸时所产生的冲击波，如果在消毒间、滤毒室，防毒通道，都设有防爆破池，就不再是普通的地漏，而是具有防爆破波作用的防爆破波地漏。在开启的状态下，可以成功将污水从地漏排放到排水管中，若地漏关闭，也能隔绝人防工程，将其处于密闭状态。

2.3设置平战转换功能

在人防工程设计中有一个很重要的问题就是如何转换平战功能。针对这一问题设计师要充分考虑到地下室战时功能和平时功能的双重作用，来进行人防地下室的设置。完成平战转换设置不仅要采取相应的设计措施，也要充分考虑到指挥工程的平战功能，针对这些平战结合的人防工程，相关部门指出，以下部位是不能够进行平战转换的:通风口，排烟口，出入口，所有钢筋混凝土结构的构件、防爆破清扫口，积水引入管和排水出户管，即便是考虑到平战功能的转化，这些地方也不能进行改造。例如某项目平战转换功能如下：

1）各类人防门，悬板活门平时完成全部安装，紧急转换（3天内）。防护区与非防护区之间的行车口，在平时，其封堵设施均须安装完毕，封堵材料可集中放置在妥善位置；临战转换时须在十五天内完成封堵材料的安装并投入使用；较小洞口采用防护密闭门或者临空墙战时封堵板进行战时封堵。相邻防护单元之间采用一框两扇防护密闭门进行连通；

2）防护单元之间的洞口，在平时，其封堵设施均须安装完毕，封堵材料可集中放置在妥善位置；临战转换时须在十五天内完成封堵材料的安装并投入使用。在战时，每个防护单元的防护设备及内部人员生活用设备均自成系统，本项目中中第四人防防护单元分为3个抗爆单元，其余防护单元均分为4个抗爆单元。战时每个抗爆单元之间抗爆隔墙采用砂袋堆垒，上端最小厚度不小于500mm，高度不小于1800mm；

3）在清洁区采用战前组装式玻璃钢水箱，其优点是能保证水质，抗震性好，又便于战前快速安装，平时要预留上下水管线；

4）战时男女旱厕，水泵房洗消间内洗消槽，平时或战时砌筑，早期转换（30天内）完成；

5）供平时使用的进、排风口战时用预制构件封堵，穿防火墙处风管，战时封堵。

2.4较大配筋构件的计算

在计算人防构件时主要分为两大部分，即人防墙的计算和人防口部的计算，在人防平面结构构件布置图中，要清晰的用线性填充的方式划分出非人防区和人防区，在人防墙体上要有明确的门框墙的编号和墙体的编号、荷载类型、门洞尺寸等，这些数据有利于编制配筋表和下一步计算，在对门框墙尺寸和墙体厚度的计算，可以放在最后进行。由于各构件的受力特性不一致，所以，要确定特性后进行计算，模拟出简图。在人防工程设计初期，对人防底板、顶板、人防隔墙、人防临空墙、门框墙、楼梯等的人防等级查其等效静荷载，为保证人防门的安装，要注意门框墙的设计，根据计算的配筋结果，整理出门框墙人防墙的配筋表。

3案例分析

杏坛某综合小区地块，一层地下停车库，局部负二层，多层商场及超高层住宅。净用地面积35770.58m2，规划总建筑面积为143963.55m2，容积率为3.0。

3.1根据人防规模划分合理的防护单元和抗爆单元

根据《人民防空地下室设计规范》的规定：人员掩蔽工程每个防护单元的建筑面积应小于2000m2，物资库每个防护单元的建筑面积应小于4000m2，该小区防护单元划分如表1所示。

表1防护单元划分

3.2结合总平面图确定人防室外主要出入口位置

为了节约用地，紧凑布局，该小区全部采用附壁式室外主要出入口，出入口按防倒塌棚架设计。

3.3把临近室外出入口的位置确定为排风功能的房间

该小区人员掩蔽部主要出入口处设扩散室、防毒通道、简易洗消间及集水坑。物资库设洗消污水集水坑、密闭通道。

3.4利用建筑内部的楼梯间，布置人防次要出入口

该小区的次要出入口借用主楼地下部分楼梯，设密闭通道与楼梯间连通。

3.5在临近排风口部的位置布置厕所和生活水箱

战时干厕和生活水箱要靠近排风区域，以利于厕所的排风和冲洗。该小区人员掩蔽部设生活水箱和干厕。物资库设小型生活水箱，按保管人员2人～4人考虑；设1个～2个便桶。

4结语

在现代化社会中，越来越多的地下人防工程出现在建筑工程中，而在地下人防工程的建设中，一个关键环节就是对地下人防工程结构的设计。这也就需要相关的设计人员注意起来，对人防工程的设计特点、设计原则以及设计方法进行分析，最终提出更为完善的人防工程设计方法，提高我国地下人防工程的发展水平，最终为社会带来更多的经济效益。

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