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摘要：防空地下室是結合民用建筑修建的，是具有預定的戰(zhàn)時防護功能的建筑物，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，文章從防護設計的基本要求出發(fā)，結合設計實踐，總結了防空地下室的結構設計要點，可為人防工程技術人員提供參考。

關鍵詞：防空地下室；防護設計；結構設計

1防護設計的基本要求

防空地下室結構針對常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載，設計時均按一次作用。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)術技術要求》，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構主要產(chǎn)生整體破壞效應（見圖1）。在規(guī)定的武器爆炸荷載作用下，結構各部位應抗力相協(xié)調，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)生的城市火災以及房屋倒塌等次生災害威脅。對工程防護而言，具體可歸納為以下幾類基本防護要求：對爆炸沖擊波的防護；對毒氣（毒劑）的防護；對核輻射和熱輻射的防護；對地面房屋倒塌的防護；對炸彈命中的防護。

2基于防護設計要求的防空地下室結構設計

2.1對爆炸沖擊波的防護設計

（1）空氣沖擊波防護設計。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，它們瞬間對結構形成巨大的荷載。空氣沖擊波在均勻大氣中以超音速向四周傳播時，既有超壓又有負壓。這種動壓正是工程結構破壞效應的控制參數(shù)。這種“強風”伴隨著正壓，具有無孔不入的特性，會直接進入工程的各種孔口，破壞臨空墻以及防護門等孔口防護設備，殺傷室內人員。所以口部是防空地下室的薄弱環(huán)節(jié)，口部防護是防空地下室設計的重中之重。（2）土中壓縮波防護設計。爆炸沖擊波壓縮地表面產(chǎn)生土中壓縮波，形成防空地下室結構主體的頂板（有覆土時）、外墻、底板荷載。這些荷載與覆土厚度、結構跨度、土的類別、土的飽和程度等因素有關。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)濟性考慮，對這些人防構件不要歸并，宜分別計算配筋。

2.2對毒氣（毒劑）的防護設計

這里的毒氣和毒劑，既包括化學武器毒劑，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。所以主要防護途徑就是在防空地下室內部形成一個完整的密閉區(qū)，與室外隔絕。一般結構主體均采用鋼筋混凝土現(xiàn)澆結構，結構厚度不小于200mm；掩護人員較多的工程（如二等人員掩蔽所等）需要設置濾毒通風系統(tǒng)；各種工程孔口要采取相應的密閉措施，如密閉門、密閉通道、防毒通道、通風設施的密閉閥門等。

2.3對核輻射和熱輻射的防護設計

（1）核輻射防護設計。防輻射主要是指對早期核輻射的防護。核武器爆炸后，在短時間內（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，能穿過頂板對內部人員造成傷害，引起放射性損傷，嚴重者可以致死。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，防護所需的厚度就越小。按照城市的海拔高度和防護劑量限值，不同抗力級別的甲類防空地下室具有不同的防護厚度要求（按混凝土厚度計）。結構頂板覆土厚度可以按0.7倍換算計入防護厚度。（2）熱輻射防護設計。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%，火球內部溫度高達3000萬℃，表面溫度也高達8000℃，可引起建筑燃燒，造成城市火災。對于防空地下室，出入口通道盡可能設置轉折（90°拐彎），避免口部的防護門和防爆破活門等防護設施直接照射。

2.4對地面房屋倒塌的防護設計

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)時通風口。當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，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設置防倒塌棚架。若平時不需要口部建筑，也可以采用標準圖集的鋼結構裝配式防倒塌棚架，臨戰(zhàn)時安裝。通風口應設置防堵篦子，避免被倒塌物堵塞，且為保證通風口戰(zhàn)時正常使用，出地面的通風口本身也應按防倒塌設計，設計原則同防倒塌棚架。

2.5對炸彈命中的防護設計

空襲中，防空地下室一旦被炸彈直接命中，對結構的局部破壞將會非常嚴重。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，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單元，在防護單元內設置抗爆單元。

3結束語

隨著城市建設的快速發(fā)展，大量新建住宅和商業(yè)中心等都按要求設置了防空地下室，因此結構工程師要緊跟形勢發(fā)展，努力學習鉆研防空地下室的基本防護要求，做好防空地下室設計，為國防事業(yè)貢獻力量。

參考文獻：

[1]GB50038—2005,人民防空地下室設計規(guī)范[S].

[2]FRJ06—2008,人民防空地下室施工圖設計文件審查要點[S].

作者：霍晶 單位：雅克設計有限公司