人防結構設計精選(九篇)
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第1篇：人防結構設計范文
論文摘要：本文對人防結構設計與抗震結構設計進行比較， 人防結構設計在很多方面與抗震設計相似，提出了一些提高延性的措施。
人防地下室應能承受常規武器或核武器爆炸動荷載的作用，人防地下室一般也有抗震設防要求，設計時應使之能承受地震動荷載及武器爆炸動荷載作用。人防結構設計與抗震結構設計既有相同又有不同之處。下面是些粗淺認識的總結，希望能對設計工作有些幫助。
1 荷載作用方式
相同點：兩者均為偶然荷載，均為動荷載，設計時均按一次作用考慮。不同點：人防結構構件如果暴露于空氣中則直接承受空氣沖擊波的作用，如果埋于土中直接承受土中壓縮波的作用，因此人防荷載對結構構件外表面的是直接作用，其動荷載直接作用于構件，其作用為外力；而地震動荷載則是由于地震時地面運動引起的動態作用，其實質是慣性力，是間接的作用。建筑物的所有構件（只要有質量）均會由于地震動而存在慣性力。人防動荷載一般是直接作用于人防地下室外表面的構件，一般可按同時作用于圍護結構考慮，而人防地下室內部的墻柱等構件只間接承受圍護構件及上部結構傳來的動荷載。
2 荷載的大小
人防動荷載（即常規武器或核武器爆炸動荷載）其沖擊波壓力是隨時間變化的，為方便設計計算《人防規范》將它簡化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載并不是實際作用的力，但它方便了設計計算可以用靜力分析的模式進行內力計算；設計時等效靜荷載的大小的確定主要與設防抗力等級有關。
地震作用大小首先與震級、烈度、震源深度、建筑物離震源的距離等有關。其次與建筑物的質量大小、建筑物所處的場地條件及土質、及建筑物的動力特性（如自振周期、振型、阻尼等）有關。
3 設計方法：
抗震設計方法通常為“三水準、二階段”的設計方法，設防目標為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為實現設防目標取小震下地震動參數計算結構彈性下的地震作用效應，進行截面承載力驗算。第二階段是大震下的結構彈塑性變形驗算。并通過概念設計和抗震構造措施來滿第三水準的設計要求。
人防結構設計的動力分析一般采用等效靜荷載法：由于在動荷載作用下，結構構件振型與相應靜荷載作用下撓曲線很相近，且動荷載作用下結構構件的破壞規律與相應靜荷載作用下破壞規律基本一致，所以在動力分析時，可將結構構件簡化為單自由度體系，用動力系數乘以動荷載峰值得到等效靜荷載，這時結構構件在等效靜荷載作用下的各項內力就是動荷載作用下相應內力的最大值。按等效靜荷載分析計算的模式代替動力分析，給防空地下室結構設計帶來很大方便。采用等效靜荷載分析時，為滿足抗力要求，結構材料參數應乘以材料強度綜合調整系數。最后結構構件在動荷載作用下的變形極限用允許延性比[β]來控制。按允許延性比進行彈塑性工作階段的防空地下室，即可認為滿足防護和密閉要求。 轉貼于
4 設計原則：
人防設計與抗震結構設計的設計原則一樣：
4.1 結構應盡可能有足夠的延性，避免脆性破壞，鋼筋砼結構構件均應采取“強柱弱梁”“強剪弱彎”的設計原則。
4.2 各結構構件抗力相協調的原則，避免出現薄弱部位。防空地下室的結構，應充分考慮各部位作用荷載值不同，破壞形態不同以及安全儲備不同等因素，保證在規定的動荷載作用下，結構各部位（如出入口和主體結構）都能正常地工作，防止由于存在個別薄弱環節致使整個結構抗力明顯降低。如果某個部位失效，將導致整個人防區失效。同樣抗震設計也十分強調避免出現薄弱環節（如薄弱層，軟弱層等），因為大震時薄弱層或軟弱層出失效將導致建筑物倒塌，產生嚴重后果。
5 提高延性的設計構造措施
核武器與常規武器爆炸均屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時間短且不斷衰減的特點，結構構件承受動荷載時已經處于彈塑性工作階段，因此，結構構件具有較大的延性，對吸收動能，抵抗動荷載是十分有利的。人防結構設計時，構造上應采取“強剪弱彎” “強柱弱梁”“強節點弱桿件”的設計原則。如可充分利用受彎構件和大偏心受壓構件的變形吸收武器爆炸動荷載作用的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負擔，確保結構在屈服前不出現剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，提高結構的整體承載能力；又如受彎構件應雙面配筋，對承受動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下構件坍塌十分重要，另外在節點區應有足夠的抗剪、抗壓能力和足夠的鋼筋錨固長度。上述這些措施和抗震設計的原則是一致的。
參考文獻
第2篇：人防結構設計范文
關鍵詞：地下室；人防工程；結構設計
中圖分類號：E271文獻標識碼： A
人防工程可根據其使用用途分為指揮所、醫療救護工程、防空專業隊工程、人員掩蔽工程和配套工程。民用建筑的人防工程通常采用平戰結合模式,即和平時期是城市建設的一部分,戰時是人民防空工程。平戰結合的人防工程可分為人員掩蔽所和人防物資庫兩種,平時主要用途均為地下汽車庫。
一、 人防地下室結構的設計特點
人防地下室全稱為人民防空地下室，人防地下室是現代人防工程中的重要組成環節，是落實人民防空系統的重要物質性基礎。
1.考慮規定武器爆炸動荷載
和普通地下室相較而言，人民防空地下室的結構設計需要將戰時規定武器爆炸動荷載的作用考慮進來。這是因為武器爆炸動荷載在本質上是偶然性荷載，其荷載的量值較大，作用的時間較短，處于持續性衰減的狀態。而人防地下室結構中暴露在空氣里的構件，比如臨空墻、未覆土的頂板等位置，都會受到空氣波的直接性沖擊。而被埋入土里的構件，則會受到土內壓縮波的沖擊，并且人防地下室內部的柱子、墻體等構件都需要間接性的承擔上部和圍護結構的爆炸荷載作用。
2. 滿足戰時和平日的結構需求
人防地下室結構是整個建設項目的一大組成部分，它不僅僅需要滿足戰爭時期的抗力需求，同時還需要滿足平日里使用的結構需求，使得人民防空地下室能夠同時的達到戰時和平日的兩種不用荷載效應組合標準。當平日的結構需求和戰時存在差異化標準的時候，需要及時的實現平戰功能的轉換，來完成人防地下室角色的轉變。
3.考慮建筑構件的彈塑性工作階段
對于人防地下室中外墻、臨空墻以及其他部位所使用的鋼筋混凝土結構構件，在屈服之后的開裂狀態仍然屬于正常使用的范疇，通過這樣的方式能夠更大化的開發建筑材料的潛能，比如受彎構件，即便在屈服之后，還能夠承受很大程度的變形狀態才會徹底坍塌。在人防地下室結構設計中，考慮鋼筋混凝土的塑性階段工作，能夠承擔更深程度的動力荷載，有利于提升工程的經濟效益。
4.材料設計強度可提升，構件安全度可適度降低
通過大量試驗表明，加載速率會對建筑材料的力學性能帶來直接的影響。在戰時武器爆炸所造成的動荷載環境下，人防地下室的結構構件需要直接經歷毫秒級快速變形影響，這相較于標準化的靜載試驗來說，加載速率提升了上百倍，會對材料的力學性能造成明顯的影響，比如材料的強度會明顯提升。同時，由于戰事武器爆炸動荷載是一種偶然性荷載，再加上鋼筋混凝土構件的開裂現象是正常的，相對于靜荷載作用，人防地下室結構構件的安全度能夠適度的降低。
5.可不計算建筑地基承載力和變形現象
當建筑處于武器爆炸動荷載作用的情況下，建筑的地基承載能力會有著一定的提升，再加上建筑的安全系數能夠適當降低，通常來說，建筑受到武器爆炸的瞬間荷載作用，不會導致由于地基失效的出現的結構性損害現象，因此人防地下室結構設計中能夠不對地基承載力和地形變形現象進行檢驗計算。
二、人防工程的設計要點
1.基礎設計
進行人防工程設計的過程中，我們要對其結構的可靠性和承載力進行具體的分析和計算，保證計算的準確性，同時要對建筑建設的經濟性進行考慮，這樣可以對人防的基礎結構進行確定。進行設計的過程中，為了保證結構的安全性，要對出現核彈爆炸情況下人防結構的承載力進行計算分析，但是由于核彈爆炸的時間比較短，因此對地基的變形、裂縫、承載力等情況無法進行實際的驗算。雖然人防結構的靜荷載比較大，但是作為控制質量的結構條件，要根據具體的設計條件進行分析，保證其存在的各項系數的準確性。人防工程的具體設計要根據實際的情況而定，和平年代的人防工程的功能無法得到最大程度的發揮，但跟普通的建筑并不相同，進行設計的過程中，要根據相應的荷載承受力進行具體設計，保證工程設計的質量和投入使用功能的發揮。
2.構造設計
人防工程的建設中，需要的荷載比較大，其結構要承受核彈爆炸等產生的巨大的沖擊，因此進行構造設計的過程中，要根據具體的防御系數，對結構的材料、構件質量的最小要求進行具體的規定，保證其在普通功能發揮的基礎上，能夠發揮人防工程自身的功能。地下人防工程結構構件的截面尺寸往往比較大,因此,在進行配筋設汁時,應該注意避免出現配筋率小于最小配筋率的情況,以防止結構物在荷載的作用下產生脆性破壞,出現突然壓潰現象。地下人防工程的板、墻等都應該采用雙面配筋,并且按照規范要求設置梅花形拉筋,確保構件在震動狀態下鋼筋與混凝土結合良好,共同受力。地下人防工程不宜在防護單元內設置沉降縫、伸縮縫。因為,要想讓這些縫又能夠陽止抵抗巨大的沖擊力又能起到其自身的功能幾乎是不可能的。應該在室外出入口和主體結構想連接的位置設置沉降縫。
3.防空地下室室外出入口設計要點
防空地下室的每個防護單元不應少于兩個出入口，其中至少有一個階梯式或坡道式室外出入口。戰時使用的主要出入口應設在室外，且宜設在地面建筑的倒塌范圍之外。當出入口的通道出地面段在建筑的倒塌范圍之內，應在敞開段上方設置防倒塌棚架。
4.墻體
人防地下室結構設計中，墻體包含有外墻、臨空墻、密閉隔墻和單元隔墻。而密閉隔墻并不需要進行受力計算。人防墻體受到的爆炸荷載作用主要是水平方向的，其計算模型是單向板，墻體下端固定，而上端則需要根據頂板的剛度來進行固端或者是簡支。通常來說，
5.頂板
為了方便設計，建設單位往往把頂板厚度大于等于墻體厚度作為一個上端固端條件，來進行墻體計算，相反則被稱作為簡支。門框墻作為一種開孔口的臨空墻，在模型計算過程中需要將孔口的四周當成是懸臂梁來進行獨立計算，每當懸臂梁的長度要大于孔口邊長一般的時候，需要在孔口邊進行橫梁或者立柱的設計。在人防地下室結構設計中，墻體基本都被當成是單獨構件來展開計算的，建設單位在結構設計的時候，需要仔細的協調墻體和周邊構件間的彎矩協調狀態，并加強節點構造鋼筋，更好的保證建筑防護的質量
6.高層建筑人防裙房設計施工
在對高層建筑結構四周的裙房進行施工的時候,如果我們采用筏板作為人程結構的基礎,不但加大了化工產品施工成本,還使得建筑結構穩定性出現一定問題。而且在考慮到人防工程結構層數比較少,一般情況下都是在兩層左右,我們利用獨立式建筑基礎施工的方法對其進行施工。不過,由于這種獨立式基礎施工方法本身的防水功能較差,就需要我們通過在獨立式基礎結構上設置一層防水板,這樣不僅經濟還有效的提高了建筑結構的穩定性,而且還有著節能環保的作用。
綜上所述，人防工程關系到城市的穩定和安全，關系到人們日常生活的穩定，因此進行設計的過程中，要根據具體的實際情況進行分析，保證人防建設的結構合理，要根據所處的地理位置對人防工程進行結構的設計和預測，掌握具體的結構設計的要點，這樣才能保證人防工程設計的質量和作用。
參考文獻：
[1]梁兵. 地下室人防結構設計探討[J]. 科技資訊,2005,23:78-79.
第3篇：人防結構設計范文
關鍵詞：人防工程；結構設計；分析；荷載
中圖分類號：TU318文獻標識碼： A
按照國家防辦的要求．各地區新建建筑均應按規定配套設計人防地下室。由于設計單位在與開發商接洽業務時往往是以一個小區或一個組團為單位．不會把人防地下室單獨排除在外．因此客觀存在許多非人防專業設計人員也在從事人防設計工作。但對大多數人而言。人防是一個相對陌生的專業。加之監管和審查方面存在疏漏，大量并不符合人防標準或存在設計漏洞．且已施工并投人使用的人防地下室比比皆是。此類現狀無疑會在一定程度上損害人防工程戰時保障的有效性。
一、人防結構設計原則
在充分理解人防工程結構特性后，遵循人防結構設計原則，做好人防工程結構設計任務。人防結構設計原則主要有以下幾條：
1、甲類防空地下室結構應能承受常規武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載的分別作用，乙類防空地下室應能承受常規武器爆炸動荷載的作用。對常規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。
2、防空地下室的結構設計，應根據防護要求和受力情況做到結構各部位抗力相協調。
3、防空地下室結構在常規武器爆炸動荷載或核武器爆炸動荷載作用下，其動力分析均可采用等效靜荷載法。
4、防空地下室結構在常規武器爆炸動荷載或核武器爆炸動荷載作用下，應驗算結構承載力；對結構變形、裂縫開展以及地基承載力與地基變形可不進行驗算。
5、對乙類防空地下室和核5 級、核6 級、核6B 級甲類防空地下室結構，當采用平戰轉換設計時，應通過臨戰時實施平戰轉換達到戰時防護要求。
6、防空地下室，應根據其上部建筑在平時使用條件下對防空地下室結構的要求進行設計，并應取其中控制條件作為防空地下室結構設計的依據。
二、人防工程結構設計的主要內容
（一）防護等級及類別的確定
防空地下室按承受核爆炸動荷載與否來劃分成甲類和乙類；按抗力級別來劃分為核4 級、核4B 級、核5 級、常5 級、核6 級、核6B級、常6 級；按戰時用途劃分成：專業隊員掩蔽部、醫療救護站、二等人員掩蔽所、人防物資庫、人防汽車庫等。人防地下室的類別及防護等級由當地人防主管部門根據國家的有關規定，結合當地的具體情況在方案評審時提出并定防護等級和工程類別。
（二）防空地下室荷載取值、組合及承載力設計
防空地下室荷載取值一般有公式計算法和查表法兩種方法。
1. 公式計算法
甲類防空地下室核爆炸荷載取值按公式計算法可按規范第4.4-4.6 節公式按下列順序進行。
ΔPm ΔPms ΔPh ΔPc qe
式中ΔPm―核武器爆炸地面空氣沖擊波最大超壓，根據抗力級別直接選用。
ΔPms―核武器爆炸地面空氣沖擊波最大超壓計算值。
ΔPh―核武器爆炸土中壓縮波的最大壓力值。
ΔPc―核武器爆炸地面空氣沖擊波作用在結構構件上的動荷載。
qe―核武器爆炸地面空氣沖擊波作用在結構構件上的等效靜荷載。
甲、乙類防空地下室常規武器爆炸荷載取值按規范附錄B 公式計算按下列順序進行。C ΔPcm ΔPch ΔPc qe式中C―等效TNT 裝藥量（kg），按國家現行有關規定取值。ΔPcm―常規武器地面爆炸空氣沖擊波最大超壓值。ΔPch―地面空氣沖擊波在深度h（m）處感生的土中壓縮波最大壓力ΔPc―常規武器地面爆炸空氣沖擊波作用在結構構件上的動荷載。
qc―常規武器地面爆炸空氣沖擊波作用在結構構件上的等效靜荷載。
2. 查表法
為了便于設計人員快速、便捷取等效荷載值，規范第4.7 節和4.8節分別列出了各類人防結構構件在核（常）武器作用下的等效靜荷載值。特別注意的是，列表所給的等效靜荷載值，是在特定的條件下按照公式計算得出，如果不符特定條件，不能直接取用表中所提供的數
值。
（三）荷載組合及內力分析
無論核武器爆炸荷載或是常規武器爆炸荷載，均作偶然荷載參與組合。規范第4.9.1 條規定：甲類防空地下室結構應分別按下列第1、2、3 款規定的荷載（效應）組合進行設計，乙類防空地下室結構應分別按下列第1、2 款規定的荷載（效應）組合進行設計，并應取各自的最不利的效應組合作為設計依據。其中平時使用狀態的荷載（效應）組合應按國家現行有關標準執行。
1、平時使用狀態的結構設計荷載；
2、戰時常規武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時作用；
3、戰時核武器爆炸等效靜荷載與靜荷載同時作用。
規范4.9 節用列表形式給出了各結構構件的荷載組合情況。其承載力設計應采用極限狀態設計表達式:1.0*(1.2SGK+1.0 SQK)≤R (3.3-1)R＝R(fcd,fyd ,aK,……) (3.3-2)
（四）主體結構設計
主體結構包括人防基礎、人防底板、人防墻（柱）及人防頂板等結構。目前許多專業建筑結構軟件技術成熟，只要在結構模型上輸入正確的等效靜載，就能計算得出人防基礎、底板（梁）、頂板（梁）的配筋值。需要說明的是，荷載組合和內力分析是基于戰時極限承載
能力狀態，規范也注明了防空地下室戰時應驗算結構承載力，對結構變形、裂縫開展不進行驗算。但是，人防地下室一般埋深較深，地下水豐富，平時使用時對變形及裂縫要求較高，戰時荷載比平時荷載大得多，戰時極限承載能力滿足平時極限承載能力要求，戰時[β]=3，
而平時的正常使用極限狀態[β]≤1，基于此，筆者建議，在用戰時荷載與靜載組合驗算主體結構的極限承載力前提下，用平時荷載驗算結構（對防水防潮要求高部件）的平時使用極限狀態，確保防空地下室平時的正常使用。
（五）人防口部結構設計
人防口部結構設計包括門框墻配筋、臨空墻、密閉墻、擴散室墻體、人防門扇（有標準圖集，只需選用），各種豎井壁、車道、人防主要出入口樓梯等的配筋。人防口部是人防結構工程的薄弱部位，所受荷載力很大是人防結構設計的重點內容，弄清楚各部件的受力狀態是關鍵。
人防門框墻按懸臂構件來考慮，其上除了作用有核爆均布荷載外，還有門扇上傳來的線集中荷載。這兩個荷載很大，為了改善其受力狀態，當門洞邊墻體懸挑長度大于1/2 倍該邊邊長時，宜在門洞邊設梁或柱。應該注意到，人防門框墻主要承受水平力作用，受力筋應按是懸臂構件來設置，而在用一些專業軟件建模計算時，將門框墻體按短肢剪力墻進行計算，導致人防門框墻水平鋼筋成了約束邊緣構件筋，這是不對的。
人防墻體（包括護墻體、臨空墻體、擴散室墻體、防護單元間墻體）一般按下端固結，上端鉸支，左右兩邊自由的單向板進行計算。只要截面厚度符合規范要求，荷載取值正確，一般不會出現大多問題。
在對各種豎井壁配筋計算時，許多人認為井壁側壓力與爆炸荷載同時作用，而爆炸荷載比側壓力大得多，所以井壁截面計算應以爆炸荷載考慮為主。其實經過土壓的傳播，側壓力與爆炸荷載有個時間差，計算配筋時只需考慮在側壓力作用下，豎井壁安全就行了。車道和人防主要出入口樓梯配筋計算。作為戰時主要出入口，戰時有人員和車輛的出入，車道和出入口樓梯應按人防荷載計算和相關的構造措施。應注意到的是，這只對戰時主要出入口有要求，次要出入口及其他出入口就沒有這方面的要求。
（六）臨戰轉換結構設計
臨戰轉換一般是針對平時使用，戰時不用的各類洞口。搞好臨戰轉換結構設計，首先要理解臨戰轉換的含義。人防工程要平戰兼顧，為了滿足平時要求而大量設計洞口的臨戰轉換是不可取的。臨戰轉換有技術上及時限上的要求，所以規范規定“采用平戰轉換的防空地下室，應進行一次性的平戰轉換設計。實施平戰轉換的結構構件在設計中應滿足轉換前、后兩種不同受力狀態的各項要求，并在設計圖紙中說明轉換部位、方法及具體實施要求。”每個防護單元的臨戰轉換不宜超過兩個。再次要分受力方向各類型，臨戰轉換一般分為單元外及單元間兩種類型，對于單元外類型的，預埋構件應設在受力的外側方，而對于單元間類型的，由于相鄰兩個防護單元受到破壞的機率相同，兩外受力的機率也相同，所以預埋件一般在兩防護單元間洞口的中央設置。
（七）結構構造設計
由于人防工程結構固有的振動性、塑性、防護密閉性等特性，人防工程的執行的構造要求比普遍工程要嚴格得多，只有這樣才能保證戰時功能要求。設計上主要出現的問題可以歸納為以下幾點：
1、結構構件厚度達不到最小厚度要求。有些設計人員只注重于結構計算，一旦計算通過就認為萬事大吉，結構計算通過只保證結構受力的安全性，殊不知人防工程還有防早期核輻射的功能，只要同時滿足于結構計算和防早期核輻射的構件厚度，才是安全的構件厚度。
2、結構變形縫的設置。有些設計人員只考慮到地面建筑結構規范上的要求，隨意在人防地下室中設置各種縫忽略了人防地下室內不可設縫的要求，造成人防工程的戰時防護密閉性得不到保障；
3、由于人防地下室振動性及塑性,防空地下室鋼筋混凝土結構構件，其縱向受力鋼筋的錨固長度執行比一般工程的要嚴格,Laf=1.05La4、由于人防工程的振動性,雙面配筋的鋼筋混凝土板(配筋率較低的底板除外)、墻體規劃要求設置梅花形排列的拉結鋼筋，直徑大于等于6mm，間距小于等于500mm；
5、由于防空地下室的防護密閉性,結構后澆帶的設置要避開人防口部房間，人防口部房間盡量一次澆注,一次成型。
第4篇：人防結構設計范文
關鍵詞：人防地下室 土中結構 人防荷載壓縮波
目前，由于土中壓縮波作用下，結構動載的確定方法很復雜。采用的方法可歸納為兩類：一是首先確定作用于結構周邊上的荷載，將荷載和結構脫離開來，如同地上結構那樣去作動力分析；一是將結構視為巖土中孔洞的加固鑲邊，將土體和結構作為一個整體統一考慮，然后應用波動理論或動力理論的解析方法或應用有限元分析的數值方法，按無限(或半無限)平面(或空間)問題求解。
土中結構所受到的荷載和許多因素有關：（1）地面空氣沖擊波壓力參數，它引起巖土壓縮波向下傳播；（2）壓縮波在自由場中傳播時的參數變化；（3）壓縮波遇到結構時產生反射，這個反射壓力取決于波與結構的相互作用。
1地下室結構荷載分析
1.1影響土中壓縮波荷載的因素
1.1.1結構埋深
（1）隨傳播距離的增加，土中壓縮波峰值壓力近似按指數規律衰減，升壓時間近似按線性比例增長，其效果是隨深度的增加結構的動力作用逐漸降低。
（2）當壓縮波遇到結構頂板時，將會產生反射壓縮波并朝反向傳播，當它達到自由表面時，因地表無阻擋面使土體趨向疏松，形成向下傳播的拉伸波。拉伸波所到之處壓力將迅速降低，當拉伸波傳到頂板時，頂板壓力也將隨之減小。如果頂板埋置較深，拉伸波到達時間較晚，在此之前結構頂板可能已，達到最大變形，因而拉伸波不能起到卸載作用；如果埋深很淺，由于拉伸波產生的卸載作用，將會抵消大部分入射波在頂板上形成的反射作用。根據以上多種影響因素綜合考慮，承受壓縮波作用的土中淺埋構件，會有一個頂板不利覆土厚度。
1.1.2頂蓋尺寸
頂蓋的橫向尺寸對荷載也有影響。頂蓋的大小是有限的，它的二側是上下連續的土壤介質。壓縮波遇到頂蓋反射，但通過二側的土壤時不存在反射。因此在頂蓋的邊緣上將產生壓力差。頂蓋上方的土壤因受較大的反射壓力，有向二側擠壓的趨勢，逐次向中間疏松，致使頂蓋上的反射壓力降低。頂蓋尺寸較小時，反射壓力很快疏散，結構受到壓縮波荷載的動力作用減弱。此外，由于頂蓋上面的土壤受阻不能與二側土壤一起向下運動，并由于土壤內部的摩擦力和粘結力，使結構頂蓋二側邊緣上的壓力又有所增加。由此可見，頂蓋上的反射壓力并非均勻分布，就其平均值來說，頂蓋的橫向尺寸越大，受到的平均反射壓力也越大。
1.1.3介質與結構的相互作用
當壓縮波作用于結構頂蓋上時，結構將發生整移和變形，這些又會反過來影響原來的壓縮波荷載。這種力學現象稱為介質與結構之間的動態相互作用。對平頂結構而言，壓縮波作用下頂蓋的變形是順著波的傳播方向的，所以結構變形使得壓縮波荷載減小。同理，柔性地基有較大沉降，使結構獲得較大的整移，所以柔性地基結構的頂蓋荷載比剛性地基時小。
1.1.4土含水量
壓縮波荷載與土壤含水量關系極大。當結構處于地下水位較高的地區，更要考慮地下水的影響。壓縮波在飽和土層中傳播時很少衰減，同時因為飽和土的壓縮性極小，使得結構所受的荷載大幅度增加。
1.1.5土體力學特性
壓縮波荷載與土體力學特性密切有關。如具有抗剪強度的非飽和土壤，當結構埋深較大時，一般使結構的荷載減小，而飽和土則不能。
1.2土中結構荷載的分析方法
1.2.1綜合反射系數法(三系數法)
綜合反射系數法是一種半經驗性實用方法。它考慮了壓縮波在傳播過程中的衰減，引入衰減系數α；在確定頂蓋上的荷載時，綜合考慮波與結構以及自由地表之間的相互作用影響，引入綜合反射系數Kf；并在最后采用等效靜載法，引入動力系數Kd或荷載系數Kh，給出作用于結構上的等效靜載。
1.2.2不考慮壓縮波反射作用的簡化方法
這種方法的觀點是，如果結構的剛度不是很強、不處于飽和土中，則波的反射作用不明顯，因而不必考慮壓縮波的反射作用；如果結構埋深不大，也不必考慮波的衰減。于是作用于頂蓋上的動載就是地面沖擊波超壓，即作用于側墻上的動載峰值取為地面沖擊波超壓峰值乘側壓系數，即作用于底板上的動載認為與頂蓋上完全一致。
1.2.3一維波理論分析
按一維波理論分析土中結構頂蓋的荷載時，假定結構上方的土體為互不聯系的土柱。為了簡化，在考慮界面的反射時，認為土壤的彈性極限應力非常低，土壤的應力應變曲線在加載時可以看成為一條斜率等于E1的直線。
1.2.4關于土中結構荷載確定方法的幾點討論
（1）綜合反射系數方法是一種半經驗性的實用方法，是《人民防空地下室設計規范》GB50038―2005和《人民防空工程設計規范》GB50225―2003計算核爆炸時地下結構荷載的方法。
（2）不考慮壓縮波反射作用來確定結構荷載的方法最為簡單。由于不考慮反射，可能低估了加于結構的壓力荷載峰值。但另一方面，它不考慮壓縮波在傳播中的衰減以及升壓時間增長，這卻高估了壓縮波對結構的動力作用。最后的結果同別的方法得出的相比有時可能相差不多。
（3）按一維波理論考慮介質與結構相互作用的方法，用于定性的闡明土中結構荷載的規律是很有價值的，但用于定量分析還有不少問題，主要是計算公式中的許多參數很難準確給定。
2等效靜荷載的確定
2.1等效靜載法
工程實際中為了便于解決問題，常把核爆動荷載變換為等效靜荷載，所采用的方法稱為等效靜載法，是一種近似的動力分析方法。等效靜載法的優點在于計算簡單，并能沿用靜力計算的公式和圖表，因此為廣大人防工程設計人員所采用。但它有一定的局限性，一般對于掘開式淺埋結構是適用的，對于大跨度和復雜的結構，宜采用有限自由度法求其動力解。按等效靜載法計算的誤差為以下情況：
2.1.1撓度的計算誤差最小，彎矩次之，剪力及軸向力最大；
2.1.2梁、板體系的計算誤差較拱結構小；
2.1.3受分布荷載作用的結構計算誤差較受集中荷載作用的結構要小。采用等效靜載法的基本假定和原則為：
2.1.3.1假定荷載同時作用在整個結構上；
2.1.3.2假定結構或構件為單自由度體系，并按照某一假定的振型振動，不論在彈性或彈塑性階段，認為振型的形狀不變；
2.1.3.3結構或構件在動載作用下的最大內力和反力是等效靜載作用下的內力和反力。等效靜載的數值按結構的工作狀態可分為彈性階段和彈塑性階段兩種動力計算方法。通常確定等效靜載時宜采用彈塑性階段，即等效靜載的數值是動載最大值與動力系數或荷載系數的乘積。
2.1.3.4結構或構件的動力系數與荷載系數認為與同樣自振頻率的簡單彈簧質點體系完全相同。
為了確定動力系數和荷載系數，需要計算結構或構件的自振頻率。首先選擇合適的振型，然后用能量法求得自振頻率，最后考慮覆土附加質量和附加剛度對自振頻率的影響。
2.2自振頻率的計算方法
在強迫振動下哪一種主振型占主要成分與動載的分布形式有很大關系。一般來說與以動載作為靜力作用時的撓曲線相接近的主振型起著主導作用，因此宜取將動載視為靜力所產生的靜撓曲線形狀作為基本振型。
2.3動力系數
計算等效靜載所涉及的動力系數，需要根據構件的延性比來確定。結構構件的延性比是構件出現最大變位與彈性極限變位的比值。
3結束詞
結構在彈性工作階段，在荷載作用下構件產生的變形和位移隨作用力增大而增大。力和位移的比值為常數，并且當作用力消失由作用力所產生的變位也隨之消失，構件恢復到原來的位置，沒有任何殘余變形存在；而構件在彈塑性工作階段所產生的變位，在荷載停止作用和并不完全消除掉時，有殘余變形存在，然而正是這種變位使得構件在彈塑性階段比彈性工作階段吸收更多的核爆炸的能量，這對結構抵抗核爆動荷載是十分有利的。
參考文獻：
第5篇：人防結構設計范文
論文摘要：文章針對人防設計的平戰結合問題，從人防荷載的確定、荷載組合和內力分析及構造要求等方面介紹了人防結構的設計要點。在防空地下室結構設計中也經常會遇到防空地下室的平戰轉換設計問題，協調好防空地下室在平戰兩種狀態下的不同使用要求，已成為結構設計中的一個重要課題。
中圖分類號：TU927文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）18-0029-02
人防工程是戰時防空、保障人民生命安全的重要措施，隨著城市的發展，人防工程的建設越來越引起人們的重視。防空地下室是人防工程的重要組成部分。與其它類型人防工程一樣，它具有國家規定的防護能力和各項戰時防空功能，是實施人民防空最重要的物質基礎。如何設計好人防工程，使人防工程在戰時能真正起到防空及保障人民生命安全的功能，這就要求我們設計人員深刻理解并嚴格執行《人民防空地下室設計規范》（GB50038-94），并以此為依據進行人防工程的設計工作，而且要求建筑結構設計人員對于結構物在核爆動荷載作用下的作用機理及對結構的反應比較了解。根據《人民防空工程設計規范》（GB50225-95）及《人民防空地下室設計規范》（GB50038-94），結合已設計建成的大量人防工程，現將防空地下室設計中常見的問題進行分析和探討。
一、人防結構設計的特點及原則
（一）人防結構設計的特點
1．人防地下室水平荷載作用及變形特征。（1）風荷載計算均扣除地下室的高度。地下室是否約束、約束的程度與風荷載計算無關。（2）設計設定地下室部分的基本風壓為零；在地上部分的風荷載計算中，自動扣除地下室部分的高度，地下室頂板作為風壓高度變化系數的起算點。結構在地震作用下的反應受地下室外的回填土約束程度的影響。（3）由地下室質量產生的地震力，主要被室外的回填土吸收。
2．人防地下室豎向荷載作用及變形特征。對于一般結構而言，地下室外的回填土約束對豎向荷載作用幾乎沒有影響。當地下室出現懸挑結構，則地下室外的回填土約束對豎向荷載作用有一定影響。所以，地下室不應有懸挑結構。首選地下室與上部結構整體分析。因為豎向變形的協調是非常重要的。當地下室體量、面積很大時，與上部結構所占面積差異太大，如超大地下室、底盤等，此時可以根據上部結構的底面積取外伸2～3跨作為地下室，并與上部結構共同分析。
（二）人防結構設計的原則
人防工程依據其對沖擊波的防御能力可分為四個抗力等級：6級、5級、B4級和4級。其中4級防御能力最強，等級最高。B4級僅次于4級。按照人防工程“長期堅持、平戰結合、全面規劃、重點建設”的建設方針，必須使結構設計做到安全可靠。設計荷載應全面考慮動荷載以及土體作用力、水壓力、結構自重靜荷載及地震荷載的作用，人防工程抗力等級是按照抗核爆炸沖擊波超壓的大小來劃分的。人防工程除戰時受到核爆炸和常規武器爆炸荷載作用外，在平時使用時，還會受到地震作用。隨著人防工程建設規模的日益擴大，人防工程結構安全性評價已成為亟待解決的重要問題。
二、人防結構工程設計內容與方法
（一）人防工程結構設計概況
某甲類防空地下室總建筑面積7350m2，局部配電房、水泵房、消防水池為非人防區，其余大部分為人防區。地下室人防區分設A、B、C、D共4個六級人防單元，人防單元A為912m2，人防單元B為1580m2，人防單元C為1450m2，人防單元D為1973m2，共計5915m2。本工程抗震設防烈度為7度，地震加速度為0.1g，采用框架剪力墻結構，框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為二級。地下室不考慮風荷載作用。地下室梁、板混凝土強度等級均為C30，柱混凝土強度等級按上部結構整體計算所得，采用C40混凝土。
（二）人防地下室底板設計
1．地下室底板人防荷載確定。本工程采用先張法高強預應力管樁，屬有樁基鋼筋混凝土底板，且為飽和土，底板人防荷載取值為25kNm2。
2．地下室底板反向荷載確定。依據建筑總平面布置圖及室外道路標高系統，本工程設計抗浮水位標高9.2米，即相對標高為-1.05米。底板標高-4.550，底板厚度為0.3米，計算水深3.8米。底板疏水層為100～200mm，以均厚150mm計算，底板自重0.3×25+0.15×20=10.5kNm2，計算反向荷載扣除底板自重為（1.35×38-10.5）1.35=30.5kNm2。
3．底板截面設計。按人防要求，底板最小厚度250mm，因板跨、荷載較大，本工程取底板厚度為300mm，保護層厚度50mm，可滿足底板承載力及裂縫寬度0.2mm的要求。最大水頭H為3.8米，底板厚h為0.3米，依據《高規》表12.1.9基礎防水混凝土的抗滲等級確定辦法，Hh=3.80.3=12.7，地下室底板設計抗滲等級為0.8MPa。底板設計采用PKPM結構設計軟件進行計算，考慮人防荷載、水浮力的反向荷載并扣除底板自重的倒樓蓋模型進行設計，反向荷載以恒載計算，底板自重為對結構有利恒載，取分項系數1.0，人防荷載為等效靜荷載，分項系數為1.0。
（三）人防地下室頂板設計
1．地下室頂板概況。頂板為小區花園，覆土700mm厚，設計恒載為14kNm2。小區內設有消防車道，消防車荷載按荷載規范取值，頂板人防等效靜荷載標準值為70KNm2。地下室車庫為6×8米，經與設備專業配合后，地下室凈高應不小于2.8米，即梁高最大為800mm。
2．頂板截面設計。頂板設計采用PKPM結構設計軟件進行計算，考慮人防荷載、覆土荷載，消防車荷載，活載等的單層樓蓋模型進行設計。有限制的梁高，按通常的做法無法滿足大跨度下的大荷載。采用降低底板標高以增加地下室層高為增大梁高拓展空間，這勢必增加地下室的開挖深度，增加工程造價。加大梁寬可以解決配筋率過大的問題，但又造成梁截面過大，形成典型的肥梁胖柱型結構，這也是結構經濟性要求所不容許的。最后經過研究采用框架梁端加掖的構造措施，梁中間高度為800，支座處高度為1100，這既解決了配筋率超限的問題，又滿足地下室凈高的要求，既節約了工程造價，又為各設備專業提供了足夠的空間，實現了工程的可行性。
3．嵌固及后澆帶設計。主樓部分地下室頂板作為上部結構的嵌固端，即要滿足人防荷載，覆土荷載及本層活荷載的要求，又要滿足本層結構的側向剛度不應小于相鄰上部結構樓層側向剛度的2倍的要求，所以在地下室頂板主樓部分的設計中，按主樓整體計算的結果進行截面設計。本工程總長度達到136.8米，總寬度為70.4米，如何解決溫度應力引起的收縮裂縫則是不容忽視的問題。傳統的做法，地下室頂板底板以30～40米的間距設置800寬的后澆帶，同時注意后澆帶避開坡道及人防口部，后澆帶在頂板覆土之前封閉，并加以養護。傳統的做法也是最有效的做法，經驗證明這種做法是防止超長結構溫度應力導致裂縫的最經濟的措施。
4．人防口部、人防隔墻及外墻的結構設計。地下室層高3.8米，口部大樣均可套用國標07FG04圖集，人防隔墻及外墻采用單向板模型計算，上部支座為簡支端，下部支座為固定端，人防隔墻按彈塑性模型計算.外墻按彈性模型計算，控制裂縫寬度0.2mm。在外墻施工中施工方反映出一個問題，主樓外側的柱與外墻整澆在一起，且主樓為小柱網，多為3米多的柱距，柱混凝土強度等級為C40，外墻混凝土強度等級為C30，施工中必然會造成外墻大部分都是C40的混凝土，大面積的高強度混凝土是必然造成大量的水化熱，容易產生大量的收縮裂縫。為解決這一問題，有兩種做法：一是外墻及柱都采用C30混凝土，通過柱軸壓比的等效換算加大主樓柱截面；二是外墻及柱都采用C30混凝土，柱截面不變。以柱兩側的250厚外墻作為柱截面的翼緣，可以看做是增大了柱截面。以500×500柱為例計算，C40混凝土強度設計值為18.91Nmm2，C30混凝土強度設計值為15.4Nmm2，500×500柱的兩側可增加翼緣面積為400×250，理論上這種做法是可行且安全的。最終決定施工中采用第二種做法，即不改變柱截面直接降低混凝土強度等級至C30。但由于剪力墻所增加的翼緣面積相對比例較小，無法達到等效軸壓比的要求，故剪力墻部分還是按C40混凝土施工。這種做法亦有其局限性，混凝土強度等級不宜相差大于10，柱截面面積不宜大于500×500。
第6篇：人防結構設計范文
關鍵詞：人防地下室；結構設計
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
引 言：目前的人防工程主要是地下室工程 ,可以充分利用現有的地下車庫作為防護體 ,提供掩蔽條件 ,達到有效的防護目的。地下室人防改造設計涉及到一個平戰結合的問題 ,即既要考慮平常使用時荷載較小 ,滿足建筑使用上大空間的問題 ;又要考慮人防時荷載較大 ,結構上很難滿足大空間的問題。
1 地下室人防結構設計的特點
地下室人防結構設計的主要內容包含兩方面 :一是主體結構設計 ,包括頂板、外側墻、底板等其他構件的結構設計 ;二是孔口防護設計 ,包括出入口的防護和消波系統 (防護設備 ) ,其中出入口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻及臨空墻的計算、出入口通道 (包括風井 )的計算等幾個方面 ,而消波系統則包含防爆破活門的選用和擴散室 (箱 )的設計。因此地下室人防結構設計具有以下特點 :
1.1結構設計的可靠性可以降低 ,一般建筑結構pf≈ 10,而人防結構 pf≈ 6% 。
1.2考慮結構的動力響應。
1.3結構構件可考慮進入塑性工作狀態。
1.4 材料設計強度可以提高。實驗表明 ,在快速加載的情況下 ,這時材料力學性能發生比較明顯的變化 ,主要表現為強度提高 ,但變形性能包括塑性性能等基本不變 ,這對結構工作起到有利作用 ,例如鋼材強度可提高 1. 15～1. 5倍 ,對砼強度可提高1. 5倍 ,這是在設計中考慮材料強度綜合調整系數來完成的。
1.5 重視構造要求。人防設計的許多構造要求與一般的建筑設計不同 ,要求更為嚴格 ,故僅僅只考慮受力計算、不考慮構造措施是不合理的。
2 地下室人防結構設計的原則
2.1 平戰結合 。在民用建筑的人防地下室的結構設計中 ,一般只涉及 5級或 6級人防設計 ,結構的頂板基本上都由戰時控制 ,而側墻和底板則因地下室的結構型式的不同而由實際情況確定。
2.2 只進行強度的驗算。由于在核爆動荷載作用下 ,結構構件變形極限已用允許延性比的控制 ,且在確定各種構件允許延性比時 ,已考慮了對變形的限制 ,因而在地下室人防結構設計中 ,不必再單獨對結構構件的變形與裂縫展開進行驗算。
2.3 只考慮一次核襲擊。
2.4 注意各部件的協調 ,以免因設計控制標準不一致而導致結構的局部先行破壞 ,失去整個防護建筑的作用。
2.5 地面與地下承重結構體系要協調 ,不能出現兩者強弱相差較大的情況。
了解結構人防設計的特點及原則之后 ,必須確定計算所需的荷載值。
3 地下室人防改造設計的具體技術
3.1 人防荷載的確定
地下室人防改造結構設計的主要內容包含兩方面 :一是主體結構設計 ,包括頂板、外側墻、底板等其他構件的結構設計 ;二是孔口防護設計 ,包括出入口的防護和消波系統 (防護設備 ) ,其中出入口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道 (包括風井 )的計算等幾個方面 ,而消波系統則包含防爆破活門的選用和擴散室(箱 )的設計。人防地下室結構設計主要考慮抵抗空氣沖擊波。當核武器在空中爆炸 ,沖擊波傳播到地表時 ,形成反射沖擊波。因反射波是在被入射波壓密和加熱過的空氣中傳播 ,且壓力又高 ,所以反射波的傳播速度要比入射波快 ,當反射波波陣面終于趕上入射波波陣面后 ,則匯合成為單一的沖擊波 ,即合成波。合成波波陣面靠近地面部分是垂直于地面的 ,即合成波是水平方向傳播的 ,對抗力等級較低的防空地下室來說 ,所受的沖擊波即為這種合成波 (即地面沖擊波 ) 。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負壓作用 ;而對于側壁和底板 ,因空氣沖作用于地表 ,壓迫土體并使其產生運動 ,上層土體受壓后連續向下傳遞壓力(這種土體的壓縮狀態由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播 ) ,當遇到側壁或底板的阻擋后 ,則會產生超壓、動壓和負壓作用 ,這就是側壁和底板需考慮的問題。以防護等級為 6級、全埋式現澆鋼筋混凝土人防地下室的工程為例 ,其各部位等效靜荷載取值分別參考如下 :
3.1.1 頂板 :首層外墻為 180 mm 實心磚填充墻 ,且墻面開孔面積大于50% ,故不計上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓作用的影響 ,等效靜荷載標準值q = 60KN /m2 。
3.1.2 側墻 :上部建筑物為抗震設防的框架 ―剪力墻結構 ,故應放入上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓值的影響。根據本工程地質條件 ,人防地下室側壁范圍內分別有非飽和土和飽和土 ,取其加權平均值 ,并考慮周圍基坑支護的阻隔作用 ,故地下室側壁等效靜載荷標準值 q = 40KN /m2 。
3.1.3 底板 :本工程采用樁基礎 ,當核爆荷載 q作用于頂板時 ,荷載隨板、梁、柱傳至樁上 ,因人防設計時不考慮地基承載力和地基變形 ,由 q產生的 q由樁與底 板共同承受 ,故小于規范中按箱形地下室底板的等效靜荷載值 40 ～50KN /m2,與平時荷載作用下因樁不均勻沉降而產生的底板受力相比 ,不起控制作用 ,故不予考慮。
3.1.4 門框墻 :所受荷載由兩部分組成 ,一是直接作用在墻上的荷載 q e = 200KN /m2;二是由門扇傳來的等效靜載標準值 ,分別按門扇的型號、大小計算確定。
3.1.5 臨空墻 :依工程實際情況和規范表 4. 5. 7取其等效靜荷載標準值為 130KN /m2 。
3.1.6 隔墻 :隔墻分兩種 ,一是相鄰防護單元間隔墻的設計壓力值為 50KN /m2;二是 6級人防地下室與普通地下室相鄰間的隔墻 ,其普通地下室一側的設計壓力選用值為 90KN /m2 。
其他各種防護密閉門、防爆波活門、擴散室的設計壓力均從規范中有關規定選用 ,當所有構件的等效靜荷載值確定后 ,即可進行結構計算。
3.2 荷載組合和內力分析
作用在防空地下室結構上的荷載 ,應包括核爆動荷載、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及防空地下室的自重等 ,規范中對防空地下室不同部位應考慮的荷載組合給出了一個表格 ,進行結構設計時可根據各工程的結構特點結合表格確定所需進行荷載組合的項目。本工程實例的各個部位參與組合的荷載分別為 :
3.2.1. 頂板 :頂板核爆動荷載標準值 ,頂板靜荷載標準值。
3.2.2 側墻 :豎向 :頂板傳來的核爆動荷載標準值、靜荷載標準值 ,上部建筑物自重標準值 (僅有局部剪力墻部位 ) ,外墻自重標準值。橫向 :核爆動荷載產生的水平動荷載標準值、土壓力、水壓力。
3.2.3 內承重墻 (柱 ) :將平時和戰時的荷載值進行對比不難發現 ,戰時所增加的頂板核爆動荷載標準值小于平時各樓層的荷載標準值之和 ,故此部位構件不由戰時條件控制。在進行荷載組合時 ,需要明確兩個問題 :一是上部建筑物自重標準值的確定 ,規范的條文說明中第 4. 3. 14條已詳細說明了各種不同的上部結構型式 ,在進行荷載組合時可分為全部考慮、考慮一半和不考慮三種情況 ,設計時應認真分析確定。二是頂板的組合中是否考慮上部建筑物的倒塌荷載值。因為倒塌荷載的作用時間滯后于沖擊波峰值作用時間 ,且規范規定的倒塌荷載產生的靜荷載值為50KN /m2,小于沖擊波對頂板的等效靜荷載值 ,因此在頂板荷載組合中不必計入倒塌荷載值。在防空地下室結構的設計中 ,其承載力設計應采用下列極限狀態設計表達式 :γ0 (γGS +γQS) ≤R ( f, f,α k,) (見規范第 4. 6. 2條 ) 。需要指出的是幾個系數的定義 :γ0―結構重要性系數 , 取1.0;γQ―等效靜荷載分項系數 ,取 1. 0; f―混凝土動力強度設計值 (參規范表 4. 6. 3) ; f―鋼筋動力強度設計值 (參規范表 4. 6. 3) 。
由上式可明顯看出人防設計的特點。這樣與平時狀態下的內力情況進行比較 ,本工程中 ,頂板、側壁及人防區域內構件的水平受力由戰時控制 ,底板、基礎由平時控制。求出構件的內力和配筋后 ,剩下需注意的問題就只有一些構造要求了。《規范 》第 4. 7節中已作了很詳細的規定 ,結構設計人員只需認真研究體會規范條文的條件和適用范圍 ,結合工程實際情況就可順利地完成人防地下室各主要構件的設計。
4結束語
總之 ,在城市地下空間開發利用進程中 ,結合城市建設積極推進人防工程建設進程 ,大力提高戰備效益、社會效益、經濟效益和環境效益 ,適應市場經濟發展要求 ,實現高技術局部戰爭對現代人防的要求。合理利用地下空間 ,可以在舊城改造方面拓展思維 ,打破舊的拆、遷模式及拆遷與文物保護方面矛盾 ,能合理解決新老建筑結合和功能拓展 ,并為地面創造了開敞空間 ,符合現代城市建設緊湊化及人文關懷的新理念。同時發展地下工程技術和各項保障技術 ,提高建設、規劃改造和管理的科技含量 ,提高城市地下空間開發利用的現代化水平。加強地下工程的改造設計和施工技術的研究 ,加強防水、防火、防護等防災技術的研究 ,并創造條件 ,加以改造 ,提高地下空間的生活質量。
參考文獻：
第7篇：人防結構設計范文
1主要特點
很多人由于對人防地下室的不了解而將人防地下室與普通地下室混為一談，認為二者沒有什么區別，實則不然。一般而言，普通的地下室大多是充當儲物及應對一般險情的作用，而人防地下室則是更多的考慮到應對戰時的情況，尤其是武器爆炸的動荷載問題。這種動荷載能夠在瞬間產生巨大的數量，但是存在時間不長而且是不斷的減弱的，屬于偶然性荷載，這是武器爆炸所特有的荷載類型，而人防地下室的建造能夠很好的應對這一類荷載。因此，相對于一般的地下室而言，人防地下室具有其自己的特點：首先，根據其應用的主要環境，人防地下室的結構設計的可靠度要低于一般的地下室，其鋼筋混泥土延性構建的失效率高達6.1%，遠要高于一般地下室的0.069%；其次，相對于一般地下室的結構構件而言，人防地下室的鋼筋混泥土結構構件能夠按照彈塑性工作狀態來進行設計，這樣一來不僅能夠使得人防地下室能夠在爆炸后承受更高爆炸動荷載保障人民生命財產安全，還能夠在相關材料上有較大的選擇空間，具有非常高的社會經濟價值。此外，由于人防地下室關系到廣大人民群眾的生命財產安全，因此人防地下室的結構設計相對于一般地下室而言具有更高的要求，建造的過程也更為嚴格，在相關建造材料的選擇上的要求都比一般地下室要高。另外，人防地下室主要是考慮應對武器爆炸的動荷載作用，因此要對其結構動力進行分析，這一分析能夠用靜力計算方法進行分析，并對其結構的承載力進行分析判斷。最后，在進行高層建筑人防地下室結構設計時還應該充分考慮到期戰時和平時的荷載轉換問題，要根據人防地下室地面上的建筑高度制定相應的荷載量，來應對緊急狀況。
2實例工程概況
通過相關資料的查閱及分析，筆者選取了一棟12層的高層建筑進行相關分析。該建筑位于較為繁華的市區，人口居住較為密集，建筑只有一層地下室，而且地下室的面積大概為2300m2，其中有效的人防面積大約為1800m2，是為戰時準備的一個人防地下室。該地下室平時主要的作用是作為車庫使用，而在特殊情況時則能夠作為二等人員庇護中心，最大的庇護人數大約為1000人，這一人防地下室屬于甲類核6級、常6級，在該工程中，忽略上層建筑對防空地下室頂板的影響，本工程主樓內的頂板區隔最大短邊凈跨小于9m，覆土的厚度大約為0.3m，主樓外單層地下室的附圖厚度約為1.0m，最大短邊凈跨小于4.5m。
3結構設計
3.1主體結構設計建立電算模型：采用PK-PM軟件設計本工程梁、板等部分構件，建立電算模型是以建筑專業提供材料后為前提，主要分為兩個步驟：第一點，因為本工程屬于附件式人防工程，所以需要與主樓的設計相適應，在以足人防為前提之下，人防地下室的豎向承重構件應該與主樓一致。在主樓結構電算模型的基礎上添加如口部、車道布置等的人防結構構件，然后再在荷載輸入菜單中布置各房間的人防等效荷載和恒活荷載。第二點，先確定電算參數，首先在PMCAD的“本層信息”中填入鋼筋強度和板厚、混凝土等相關信息，然后在“設計參數”中逐個填寫結構體系、地下室層數、梁柱保護層厚度和地震信息等，最后應用SATWE進行結構內力分析計算后就可以得到相關的梁配筋結果。再來分析計算結果，若結果顯示梁超配筋。則可通過增加梁的寬度和高度來調整，也可以提高鋼筋混凝土的等級來修正，最后是外墻、臨空墻、人防底板等構件的設計，外墻除了要承受水平壓力外，還有武器爆炸所產生的動荷載，所以需要根據最不利的荷載工況來決定是否施加人防荷載并設計，如果不考慮人防荷載，則按照彈性板設計，并驗算撓度和裂縫，如果考慮人防荷載，則按照塑性板設計，不驗算撓度和裂縫。
3.2人防口部設計人防口部設計包括防護密閉門與消波系統的設計、出入口通道內臨空墻與門框墻的設計、孔口構件設計。開敞式通道只考慮靜土側壓力，防倒塌棚架的設計分豎向和橫向兩項，豎向力和橫向力存在時間間隔，所以不用考慮兩者同時作用的情況。消波系統主要由擴散室和防爆波活門組成，其各部分尺寸由《規范》確定，擴散室前墻為臨空墻活門傳來的荷載和墻面的荷載一般按照臨空墻等效靜荷載標準取值，其他可按土中壓縮波壓力決定；臨空墻可按照一般墻體進行計算，門框墻按懸臂梁計算。由于人防工程在戰時承受較為復雜的爆炸荷載，再來人防工程的特殊性，所以容易出現設計誤差。
4總結
第8篇：人防結構設計范文
關鍵詞：人防地下室；結構設計方法；工程應用
一、人防地下室結構設計方法
（一）人防工程結構的設計特點
與普通地下室相比，防空地下室結構設計的主要特點是要考慮戰時規定武器爆炸動荷載的作用。武器爆炸動荷載屬于偶然性荷載，荷載具有量值大、作用時間短且不斷衰減等特點。暴露于空氣中的防空地下室結構構件，如高出地面不覆土的外墻、不覆土的頂板、口部防護密閉門及門框墻、臨空墻等部位直接受空氣沖擊波的作用。其它埋入土中的圍護結構構件，如有覆土的頂板、土中外墻及底板等，則直接受土中壓縮波的作用。此外防空地下室內部的墻、柱等構件則間接承受圍護結構及上部結構爆炸動荷載作用。
防空地下室結構設計的主要內容包含兩方面：一是主體結構設計，包括頂板、外側墻、底板等其它構件的結構設計，二是孔口防護設計，包括出入口的防護和消波系統（防護設備），其中出入口的防護包含防護密閉門的選用、門框墻、臨空墻的計算、出入口通道（包括風井）的計算等幾個方面，而消波系統則包含防爆破活門的選用和擴散室（箱）的設計，那么，這些內容的結構設計與一般的結構設計有何不同呢?
（l）防空地下室在核爆動荷載作用下，其動力分析一般采用等效靜荷載法，將整個結構拆開為單個構件進行計算。
（2）人防荷載來源于核爆炸沖擊波，核爆動荷載屬于偶然性荷載，荷載有量值大、作用時間短且不斷衰減等特點，人防荷載的作用次數在整個結構壽命期內只按一次考慮。
（3）作用在全埋式防空地下室結構上的核爆動荷載，可按同時均勻作用在結構四周進行計算，由于左右兩側其荷載大小相等、方向相反，因此，不需考慮結構的側移。
（4）鋼筋混凝土結構構件可按彈塑性工作階段設計。對防空地下室中鋼筋混凝土結構構件（如頂板、外墻、臨空墻）來說，處于屈服后開裂狀態仍屬正常的工作狀態，這樣可充分利用材料潛力，如受彎構件，在屈服后還要經歷很大變形才會完全坍塌，因此考慮塑性階段工作，可承受更大動力荷載，有較大經濟意義。
（5）材料設計強度可以提高，試驗表明，加載速率直接影響材料的力學性能。在武器爆炸動荷載作用下，結構構件所經受的是毫秒級快速變形過程，與標準靜載試驗速度相比要快千百倍，這時材料力學性能發生比較明顯的變化，主要表現為強度提高，但變形性能包括塑性性能等基本不變，這對結構工作起到有利作用，例如鋼材強度可提高1.15-1.5倍，砼強度可提高1.5倍，這些有利作用在實際設計中是通過考慮材料強度綜合調整系數來完成的。
（6）防空地下室只需進行強度的驗算。由于在核爆動荷載作用下，結構構件變形極限已用允許延性比進行控制，且在確定各種構件允許延性比時，已考慮了對變形的限制，因而在防空地下室結構設計中，不必再單獨對結構構件的變形與裂縫開展進行驗算。
（7）防空地下室結構構件除鋼筋混凝土防護密閉門和門框墻以及磚砌體墻和防水要求高的結構采用按彈性工作階段設計外，對于一般超靜定的鋼筋混凝土結構，可按非彈性變形產生的塑性內力重分布計算內力。
（8）地面建筑的防空地下室結構，是整個建筑結構體系的一部分，不僅要滿足戰時的抗力要求，而且應滿足平時使用的結構要求，即防空地下室結構設計應同時滿足平時和戰時兩種不同荷載效應組合的要求。為有利于平戰結合，方便防空地下室平時使用，可采取平戰兼顧的設計方法，通過臨戰加固達到戰時防護要求。當平時使用要求與戰時防護要求不一致時，應采取平戰功能轉換措施。所采取的轉換措施應能在規定的時限內完成防空地下室的功能轉換。
（二）人防工程結構設計的原則
防空地下室設計必須貫徹“長期準備、重點建設、平戰結合”的方針，并應堅持人防建設與經濟建設協調發展、與城市建設相結合的原則。對于防空地下室的位置選擇、戰時及平時用途的確定，必須符合城市人防工程規劃的要求。同時也應考慮平時為城市生產、生活服務的需要以及上部地面建筑的特點及其環境條件、地區特點、建筑標準、平戰轉換等問題，地下、地上綜合考慮確定。對于人防工程的結構設計，其原則主要有：
（1）防空地下室的主體結構、出入口部、孔口和防護設備等應根據防護要求和受力情況做到各個部位抗力相協調，防止出現由于局部破壞而影響主體結構的防護密閉性。
（2）防空地下室結構在滿足設計抗力的前提下，對鋼筋混凝土結構構件應采用“強柱弱梁”和“強剪弱彎”的設計原則進行設計。
（3）防空地下室應充分利用受彎構件和大偏心受壓構件的變形來吸收核爆沖擊波的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負擔，確保結構在屈服前不出現剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，而不是脆性破壞，從而提高結構的整體承載能力。
（4）受彎構件應雙面配筋。雙面配筋對承受核爆動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下的構件坍塌十分重要。
二、應用分析
合肥水泥研究院職工住宅樓由3棟高層住宅和兩個地下車庫組成，主樓部分為短肢剪力墻結構，地上11層躍12層、地下1層，建筑高度33.3m;地下車庫部分為框架結構，地下1層，層高3.6m。地震烈度為7度，抗震等級為 三級，安全等級二級，耐火等級為地上二級、地下一級，設計使用年限為50 年，基礎采用平板筏基，地基基礎設計等級為乙級。根據合肥市人防辦公室文件，城市的生命線工程和面積超過1萬米的高層建筑，均須設置防空地下室。本工程總建筑面積為4.12萬m2，地下室面積約1萬m2，按照規定，本工程須應設置防空地下室面積為3226m2。
人民防空地下室設計規范（GB50038一2005）明確規定人防工程按可能受到的空襲威脅劃分為甲、乙兩類，該工程是按甲類防空工程設計的，因此在設計時不僅考慮了滿足核武器爆炸的防護要求，還考慮了按常規武器和生化武器的各項防護要求。本工程防空地下室防護等級為核6級，采用全埋式現澆鋼筋混凝土防空地下室，戰時為二等人員掩蔽所，平時為小型汽車停車庫。人防車庫共分兩個防護單元、四個抗爆單元，考慮到小區內部的環境綠化問題，在地下室頂板上設置了0.45m厚的覆土，以滿足綠化的需要。
本工程人防地下室主要結構截面尺寸如下：頂板200mm，底板550mm，外墻300mm，臨空墻250mm、300mm，防護單元之間隔墻250mm，內墻200mm、250mm，門框墻30omm。混凝土標號采用C30，鋼筋采用HPB235級、HRB335級。
本工程硅墻的抗滲等級為56，硅強度等級為C30，地下室內沒有設置沉降縫和伸縮縫，是設置了多條縱橫交錯的后澆帶。對雙面配筋的鋼筋硅頂、底板及墻板，為保證震動環境中鋼筋與受壓區混凝同工作，在上、下層或內、外層鋼筋之間設置一定數量的拉結筋。
參考文獻：
【1】李建，防空地下室設計中的幾個問題探討，山西建筑學報，Vol.31，No.16，Aug.2005
第9篇：人防結構設計范文
關鍵詞：人防工程；荷載效應；平戰兼顧
1.工程簡介
某集團有限公司科技綜合樓是1棟19層（地下2層）的框架一剪力墻結構的高層辦公建筑。建筑面積38508 m2，建筑高度67.1m，抗展設防烈度為6度，地震分組為第二組，本工程的抗震設防類別為重點設防類。框架抗震等級為三級，剪力墻抗震等級為三級。地下室面積9470 m2時，其中含人防面積4735 m2，分兩個人防掩蔽單元，層高4.5m，樁基采用鉆孔灌注樁，人防設于地下二層 ，地下一層為設備用房層。
2.人防結構設計的特點
人防即人民防空.人民防空的任務是根據國防的需要，動員和組織群眾采取防護措施，防范和減輕空襲危害。除采取人員疏散的措施之外，也是戰時防空的最重要措施之一。防空地下室結構設計的主要內容包含兩方面：一是主體結構設計，包括頂板、外側墻、底板等其它構件的結構設計，二是孔口防護設計，包括出人口的防護和消波系統（防護設備），其中出人口的防護包含防密閉門的選用、門框墻、臨空墻的設計、出人口通道（包括風井）的設計等幾個方面，而消波系統則包含爆破活門的選用和擴散室（箱）的設計，那么，這些內容的結構設計與一般的結構設計有何不同呢？
第一、結構設計的可靠安全度水準可以降低；第二、考慮結構的動力響應，在快速加載的情況下，這時材料力學性能發生比較明顯的變化，主要表現為強度提高，這對結構工作起到有利作用，例如鋼材強度可提高1.15一1.5倍，對砼強度可提高1.5倍，這是在設計中考慮材料強度綜合調整系數來完成的，第三、重視構造要求，人防設計的許多構造要求是與一般的建筑設計不同的，故僅僅只考慮受力計算，不考慮構造措施是不合理的。
根據以上所述的結構設計的特點，我們可以確定防空地下室結構設計的一般原則，①平戰結合，取控制條件，在民用建筑的人防地下室的結構設計中，一般只涉及5級或6級人防設計，結構的頂板、側板基本上都由戰時控制，而底板則因地質條件和基礎型式的不同而不同；②只進行強度的驗算，由于在核爆動荷載作用下，結構構件變形極限已用允許延性的控制，且在確定各種構件允許延性比時，已考慮了對變形的限制，因而在防空地下室結構設計中，不必再單獨對結構構件的變形與裂縫開展進行驗算；③只考慮一次核襲擊；
3.人防荷載的確定
當核武器在空中爆炸沖擊波傳播到地表時，形成反射沖擊波，因反射波是在被人射波壓密和加熱過的空氣中傳播，且壓力又高，所以反射波的傳播速度要比入射波快，當反射波波陣面終于趕上人射波波陣面后，則匯合成為一單一的沖擊波，即合成波，合成波波陣面靠近地面部分是垂直于地面的，即合成是水平方向傳播的，對抗力等級較低的防空地下室來說，所受的沖擊波即為這種合成波（即地面沖擊波）。防空地下室的頂板一般就直接承受地面沖擊波的超壓和負壓作用，而對于側壁和底板，因空氣沖作用于地表，壓近土體并使其產生運動上層土體受壓后連續向下傳遞壓力，這種土體的壓縮狀態由上向下逐層傳播過程稱為土中壓縮波的傳播，當遇到側壁或底板的阻擋后，則會產生超壓、動壓和負壓作用，這就是側壁和底板需考慮的問題。
本工程人防地下室防護等級為6級（級別的確定是根據國家制訂的（人民防空工程戰術技術要求》確定的，是由人防部門確定后發文予設計單位），采用全埋式現澆鋼筋混凝土人防地下室，各部位等靜荷載取值分別為：
3.1頂板
地下一層外墻為350厚鋼筋砼擋土墻，故應計人上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓作用的影響，等效靜荷載標準值q=55KN/ m2。
3.2側墻
上部建筑物為抗震設防的框架一剪力墻結構，故應放人上部建筑物對地面空氣沖擊波超壓值的影響，根據本工程地質條件，人防地下室側壁范圍內分別有非飽和土及飽和土，取其加權平均值，并考慮周圍基坑支護的阻隔作用，故地下室側壁等效靜載荷標準值q=45KN/m2。
3.3底板
本工程采用樁基礎，當核爆荷載q作用于頂板時，荷載隨板、梁、柱傳至樁上，因人防設計時不考慮地基承載力和地基變形，由q產生的荷載由樁承受，上部荷載不經底板傳遞；地下室底板的等效靜荷載值25KN/ m2，且應考慮水浮力對底板的荷載效應。底板的強度驗算應以q等效靜荷載與常年地下水浮力組合值進行設計，在這點上筆者認為：有別于筏板基礎或箱基礎底板。
3.4門框墻
所受荷載由兩部分組成，一是直接作用在墻上的荷載qe= 200KN/ m2，；二是由門扇傳來的等效靜載標準值，分別按門扇的型號、大小計算確定。
3.5臨空墻
依工程實際情況和規范表4.5.7取其等效靜荷載標準值為110KN/ m2。
3.6隔墻
隔墻分兩種，一是相鄰防護單元間隔墻的設計壓力值為50KN/ m2；二是6級人防地下室與普通地下室相鄰間的隔墻，其普通地下室一側的設計壓力選用值為90KN/ m2。
其它各種防護密閉門、防爆波活門、擴散室的設計壓力均由規范中有關規定選用，當所有構件的等效靜荷值確定后，即可進行結構計算。
4.荷載組合和內力分析
作用在防空地下室結構上的荷載，應包括核爆動荷載、上部建筑物自重、土壓力、水壓力及防空地下室的自重等，規范中對防空地下室不同部位應考慮的荷載組合給出了一個表格，結構設計時可根據各工程的結構特點結合表格確定所需進行荷載組合的項目，本工程各個部位參與組合的荷載分別為：
4.1頂板
頂板核爆動荷載標準值，頂板靜荷載標準值。
4.2側墻
豎向考慮頂板傳來的核爆動荷載標準值、靜荷載標準值，上部建筑物自重標準值（僅有局部剪力墻部位），外墻自重標準值。橫向考慮核爆動荷載產生的水平動荷載標準值、土壓力、水壓力。
5.孔口防護和平戰兼顧
孔口防護包含三部分的設計內容：一是防護密閉門與消波系統的設計，二是出人口通道內臨空墻、門框墻的設計，三是孔口其它構件，如風井、防倒塌棚架、開敞式通道、相鄰單元之間的隔墻等的設計，其中第二、三條中的臨空墻、相鄰單元之間的隔墻已在上節中談到了荷載的確定，設計人員可按一般墻體的計算模式，考慮人防設計的特點計算出內力和鋼筋，而門框墻的設計一般是按懸臂梁計算，但需注意的就是因平時使用時需要的出人口通道均較寬，而戰時又相應較窄，這樣有可能會使門框墻的懸臂長度過長，而使水平筋過大，這種情況下，可考慮在不影響功能使用的前提下，加設柱、梁改變門框墻的受力型式，得到較為經濟的設計效果.風井的設計中只計算土中壓縮波的壓力，對空氣沖擊波則不予考慮，因兩者不會同時作用。開敞式通道更不考慮核爆動荷載，只考慮靜土側壓力，而防倒塌栩架的設計分豎向和橫向兩項，豎向力即為倒塌荷載50KN/ m2，屬靜載，橫向力即動壓設計值q由《規范》第4.5.10條確定，這兩項受力作用時間存在間隔，故不考慮同時作用，下面主要談談第一條的設計內容。當空氣沖擊波到達出口通道時，雖然有通道出人口的擴散作用，但遇墻體和門的反射作用使作用在門上的總效應大于空氣沖擊波的壓力，約為2.0一3.5倍。為方便工程設計人員，國家將防密門進行系列化處理，依據設計壓力和門洞尺寸就可選擇定型的防密門。
而消波系統的產生是因為濾毒通風設備所能承受的允許壓力遠小于空氣沖擊波，若其防護措施不能與主體抗力相適應，將直接影響整體工程防護能力。消波系統的基本思想是以堵為主，堵消結合，堵就是采用防爆波活門將沖擊的大部分阻擋在室外，消就是使從活門孔進人的少量沖擊波通過擴散室的膨脹作用削弱其壓力，使其進人內部的壓力不超過設備的允許壓力，規范表4.9.1給出了消波系統選擇表，可按抗力等級與允許余壓值予以確定，一般由防爆活門及擴散室組成，防爆波活門的選用和擴散室各部分尺寸的確定均可能在《規范》中找到相應的表格和公式得到落實。這項工作在設計過程中既可由結構專業完成，也可由建筑、通風專業完成。
擴散室前墻即安裝懸板活門的墻面為臨空墻，墻面本身受的荷載及活門傳來荷載均按臨空墻荷載取值，擴散室與土相鄰的頂底板及外墻按土中壓縮波壓力確定荷載。
平戰兼顧設計是深人貫徹“平戰結合”建設方針一個重要環節，由于人防工程是戰時遭受敵襲擊時作為保障城市居民生命安全和堅持工作的一種具有特殊功能要求的建筑物，因此它需要承受的荷載較一般結構大幾十倍至數百倍，而且密閉要求很高，所以在設計中應盡量減小結構跨度，減少并縮小直通大氣的各種孔口，而這種處理原則，恰為平時使用造成諸多困難，（規范》第4.8條中對此點作了指導性的規定，所以具體做法應根據平時和戰時的具體要求和工程本身的實際條件綜合研究確定。
