基于防护设计要求的防空地下室结构设计探究

基于防护设计要求的防空地下室结构设计探究

刘雄

广东莞业工程设计有限公司 广东东莞 523000

摘要 伴随城市建设日益迅猛化发展，更多新建商业中心以及居民住宅等建筑均依照要求设相应防空地下室，故部分结构工程专业设计师更为重视防空地下室总体结构设计，尤其是严格依照防护设计相关要求，积极落实防空地下室总体结构设计以及研究工作。鉴于此，本文主要围绕着防护设计相关要求下防空地下室总体结构设计开展深入的研究和探讨，期望可以为后续更多设计工作者和研究学者对此类课题的实践研究提供有价值的指导或者参考。

关键词：地下室；防空；防护设计；结构设计；

前言

防护设计层面上，往往对防空地下室总体结构设计提出部分特殊要求，为更好地满足防护设计各项要求，高效落实防空地下室总体结构设计工作。综合分析防护设计相关要求下防空地下室总体结构设计，有着一定的现实意义和价值。

1. 防护设计相关要求

防空地下室总体结构设计，需综合考虑到常规式武器爆炸后所产生动荷载以及核武器因爆炸所产生动荷载情况等，设计期间均依照一次作用予以设计。针对甲类防空地下室，选定两者最为不利工况予以设计，且无需叠加。所谓一次作用，即对于常规武器则解释成相同部位仅需考虑一次^[1]。严格依照人民防空项目工程现行战术技术各项标准以及要求，常规武器防护抗力级别设5级～6级防空地下室，设计期间不予以考虑直接命中武器情况，比如航弹落至防空地下室内部顶板，仅需考虑到航弹爆心和防空地下室所处外墙、出入口实际距离情况，并考虑到武器爆炸对于防空地下室总体结构产生破坏整体效应情况。武器爆炸规定荷载作用条件之下，防空地下室当中结构各个部位之间抗力务必维持协调状态，主体与出入口处均可正常使用。未来战争期间，防空地下室用于面对生化武器、常规武器、核武器等杀伤破坏以及城市可能会发生火灾事故、房屋倒塌各种次生性的灾害威胁。

2. 结构设计

3.1 在房屋倒塌层面

空袭情况下，地面建筑会发生倒塌情况，房屋倒塌后，倒塌荷载便会形成，堵塞着防空地下室所在口部位置。所谓防空地下室所在口部位置，即战时 ，防护设计相关要求下必须可实现正常使用防空地下室当中出入口以及通风口。防空地下室当中出入口所在敞开段，即无顶盖部位地处上部分建筑实际倒塌范围，上部分建筑在遭遇到空袭后发生倒塌情况下，口部极易被堵塞，出入口主要敞开段此时上方需设防倒塌相应棚架^[2]。平时若不需要该口部建筑，则可以标准图集形式装配式钢结构的防倒塌相应棚架，在临战时便可安装使用。通风口处设防堵篦子，防止倒塌物对此处产生堵塞，为确保战时通风口能够正常使用，防空地下室部位出地面处通风口自身应做好防倒塌相应设计，如设防倒塌相应棚架。

3.2 在命中炸弹层面

发生空袭情况下，炸弹一旦直接命中防空地下室，则防空地下室总体结构或者局部会严重受损。相关资料显示，如果考虑到防直接命中普通500kg爆破弹，便需设厚度为2.85mC30钢混顶板。着重考虑到防空普通地下室往往并不属于重点空袭目标，通常仅需考虑到炸弹武器非直接命中到地面致使爆炸发生。那么，为确保战争发生后，常规武器实际直接命中率得以下降，将人员伤亡降至最低，把破坏范围尽量缩小，便需对防空地下室整个工程规模予以合理控制，划分好独立功能相应防护单元，防空地下室各个防护单元当中均设好相应抗爆单元。

3.3 在爆炸的冲击波层面

一是，对空气的冲击波层面防护设计。常规武器以及核武器发生爆炸情况下，空气的冲击波意见土中的压缩波便会形成，针对于防空地下室总体结构瞬间会有巨大荷载形成。均匀大气环境当中空气的冲击波会以超音速快速传播至周围环境，超压以及负压均存在。此类动压属于工程建筑结构的破坏效应基本控制参数，强风会伴随正压变化，所呈现特性则为有无孔不入，以至于直接进入至防空地下室各种孔口，对防空地下室当中临空墙、防护门相应孔口的防护设备造成严重破坏，对室内人员产生较大杀伤力。因而，防空地下室当中口部属于相对薄弱位置，对口部防护属于防空地下室总体结构防护设计一部分关键点，需设计者们予以高度重视起来；二是，对土中的压缩波层面防护设计。因武器爆炸所产生冲击波会压缩地表面，以至于土中的压缩波迅速产生，此时防空地下室总体结构主体部分顶板（存在覆土）、底板、外墙均会有荷载形成。该部分荷载和结构跨度、覆土厚度、土的类别以及饱和程度各项因素均有较大关联性。防空地下室当中，常规武器以及核武器所产生爆炸后形成等效的静荷载，则可依照现行规范查表予以有效确定^[3]。

3.4 在毒剂以及毒气层面

所谓毒剂以及毒气，以放射性的尘埃、化学武器层面毒剂、生物战剂等为主。它们虽然在杀伤破坏基本原理层面存在着差异性，但在防护层面上，该部分毒剂以及毒气只有与人体接触便会发挥各自的作用。故防护设计相关要求下防空地下室总体结构设计期间，务必重视毒剂以及毒气层面防护设计。针对于毒剂以及毒气层面防护设计，可在防护设计相关要求下，确保防空地下室总体结构设计期间，地下室内可有完整一个密闭区域形成，便于外部毒剂以及毒气环境之下，通过该地下室内完整一个密闭区域起到隔绝室外环境作用。防空地下室总体结构主体部分，实行钢混现浇结构形式，结构厚度要求≥200mm；较多掩护人员情况下，例如防空地下室二等人员的掩蔽所等，均应设滤毒通风专用系统；防空地下室当中孔口处均需将密闭措施妥善落实好，包含防毒通道、密闭通道、密闭门、密闭阀门以及相关通风设施等。

3.5 在热辐射以及核辐射层面

一是，在热辐射层面防护设计。除早期的核辐射外，发生核爆炸情况瞬间会有高压高温火球形成，且持续向着外部辐射极为强烈热与光，即热辐射，一般情况下，持续时间大致几秒。空中核武器发生爆炸情况下，热辐射总体能量占据总能量约35%，所形成火球内部的温度在3000万℃以上，表面温度则在8000℃左右，建筑会瞬间燃烧，引发城市较为严重的火灾事故。对此，防护设计相关要求下防空地下室总体结构设计期间，防空地下室当中出入口处通道位置应设90°拐弯用于转折，防止热辐射环境下所产生极为强烈热与光直接照射防空地下室当中口部位置防护门以及防爆破的活门相关防护设施；二是，在核辐射层面防护设计。防辐射，即防护早期的核辐射。对于核武器在发生爆炸过后，极短时间段内，约几秒～十几秒内大量射线以及中子流被放射出来，即早期的核辐射。γ射线以及中子流呈最强穿透力，往往可以穿过建筑结构顶板伤害内部人员，致使放射性的严重损伤产生，严重者呈极高致死率。但这种射线穿过部分材料能力和材料密度处于反比关系，材料越大密度，防护实际需求厚度则越小。依照城市实际海拔高度以及防护剂量相应限值，依照砼厚度计，抗力不同级别甲类防空地下室有着防护厚度不同要求。防空地下室总体结构顶板实际覆土厚度依照0.7倍经换算后计入至防护厚度，便于更为确切地将具体防护厚度确定下来。

结语

综上所述，防护设计相关要求下，防空地下室总体结构设计实施要点应当集中于房屋倒塌、命中炸弹、爆炸所产生冲击波、毒剂以及毒气、核辐射以及热辐射等防护设计层面，以确保各种战时或者各种灾害发生时，防空地下室自身功能作用可发挥至最大化，为我国人民的人身以及财产安全提供基础保障。

参考文献

[1] 郑鑫, 李嘉鹏. 当代建筑设计中的人防工程设计探讨[J]. 写真地理, 2020，12（004）：125-126.

[2] 罗汀. 浅谈人防地下室结构设计中存在问题分析及应对策略[J]. 百科论坛电子杂志, 2019，22（012）：129-130.

[3] 王殿勇. 关于防空地下室外墙结构优化设计的研究[J]. 居舍, 2019,33(014):714-716.