人防工程设计是人防工程建设的关键环节之一，是人防工程建设程序中必不可少的程序。设计质量的优劣，直接关系到建设项目的社会效益、战备效益和经济效益，对项目的整体质量起着决定性的作用。要保证工程质量，首先要保证设计质量，而人防工程设计中结构设计又是整个人防工程设计中的重要组成部分。
关键词：人防结构设计；人防结构特性；人防结构计算内容；
一、人防结构设计的特点及原则
1.1防空地下室结构设计的特点
1.1.1设计目标可靠指标可适当降低
一般的工业与民用建筑在使用时的静荷载，是其永久作用的主要荷载，一旦造成破坏，造成的后果非常严重，因此要求在民用工程设计中对结构构件承载能力极限状态的可靠指标要求很高，而对人防工程而言，由于炮航弹的冲击爆炸荷载或核爆炸冲击波荷载作用时间很短，而且是只分别考虑一次瞬时作用，所以可以允许防空地下室防护结构有相对较低的安全度，承载能力极限状态的可靠指标要低很多。
1.1.2结构可采用按弹塑性体系设计
静荷载作用下的钢筋混凝土构件，如果构件的变形进入了塑性阶段，此时构件就会在静载的持续作用下因失去承载能力而破坏，而防空地下室的人防荷载是动荷载，具有瞬息和短暂作用的性质，并随时间而衰减，因此即使结构构件进入了塑性屈服状态，只要动荷载作用引起的构件最大变形不超过结构破坏的极限变形，在荷载作用消失以后，构件作有阻尼的自由振动，其振动变形将因阻尼的影响而不断衰减，最后恢复到一定的静止平衡状态，此时虽然会出现残余变形，但对防空地下室而言仍能达到承载能力和密闭性的要求。
1.1.3设计采用的材料强度值要提高
人防结构承受的是瞬间作用的动荷载，在快速加载时，由于材料达到破坏的变形来不及展开，加载的数值已经达到最大并开始卸载，反映在材料试验加载的数值上，就表现为材料的强度的提高，对于地基的承载力，人防动荷载作用时，其承载力也是要提高的，能提高几倍到十几倍，甚至更高。
1.2防空地下室结构设计的原则
防空地下室防核武器抗力级别可分为五个抗力等级：4级、4B级、5级、6级和6B级。防常规武器抗力级别可分为二个抗力等级：5级和6级，按照人防工程“长期准备、重点建设、平战结合”的建设方针，必须使结构设计做到安全可靠。设计荷载应全面考虑动荷载以及土体作用力、水压力，防空地下室结构在武器爆炸动荷载作用下，应验算基础本身的强度（受弯、受剪、受冲切承载力等），可不验算地基承载力与地基变形，基础平面尺寸根据平时荷载组合作用计算确定，在武器爆炸动荷载作用下可不进行验算，多层或高层地面建筑的防空地下室，防空地下室是整个建筑结构体系的一部分，其结构设计要同时满足平时荷载效应组合和战时荷载效应组合的要求，并应取其中控制条件作为防空地下室结构设计的依据。
二、人防工程结构设计的主要内容
人防工程结构设计的主要内容包括：防空地下室防护类别及抗力等级的确定、防空地下室荷载取值、组合及内力分析、防空地下室主体结构的计算设计、防空地下室口部设计、防空地下临战转换设计、防空地下室构造设计等内容。
2.1防护等级及类别的确定
防空地下室按承受核爆炸动荷载与否来划分成甲类和乙类；按抗力级别来划分为核4级、核4B级、核5级、常5级、核6级、核6B级、常6级；按战时用途划分成：专业队员掩蔽部、医疗救护站、二等人员掩蔽所、人防物资库、人防汽车库等。人防地下室的类别及防护等级由当地人防主管部门根据国家的有关规定，结合当地的具体情况在方案评审时提出并定防护等级和工程类别。
2.2防空地下室荷载取值、组合及承载力设计
防空地下室荷载取值一般有公式计算法和查表法两种方法。
2.3公式计算法
甲类防空地下室核爆炸荷载取值按公式计算法可按规范第4.4-4.6节公式按下列顺序进行。
ΔPmΔPmsΔPhΔPcqe
式中ΔPm―核武器爆炸地面空气冲击波最大超压，根据抗力级别直接选用。
ΔPms―核武器爆炸地面空气冲击波最大超压计算值。
ΔPh―核武器爆炸土中压缩波的最大压力值。
ΔPc―核武器爆炸地面空气冲击波作用在结构构件上的动荷载。
qe―核武器爆炸地面空气冲击波作用在结构构件上的等效静荷载。
甲、乙类防空地下室常规武器爆炸荷载取值按规范附录B公式计算按下列顺序进行。CΔPcmΔPchΔPcqe
式中C―等效TNT装药量（kg），按国家现行有关规定取值。
ΔPcm―常规武器地面爆炸空气冲击波最大超压值。
ΔPch―地面空气冲击波在深度h（m）处感生的土中压缩波最大压力
ΔPc―常规武器地面爆炸空气冲击波作用在结构构件上的动荷载。
qc―常规武器地面爆炸空气冲击波作用在结构构件上的等效静荷载。
2.2.2查表法
为了便于设计人员快速、便捷取等效荷载值，规范第4.7节和4.8节分别列出了各类人防结构构件在核（常）武器作用下的等效静荷载值。特别注意的是，列表所给的等效静荷载值，是在特定的条件下按照公式计算得出，如果不符特定条件，不能直接取用表中所提供的数值。
2.3荷载组合及内力分析
无论核武器爆炸荷载或是常规武器爆炸荷载，均作偶然荷载参与组合。规范第4.9.1条规定：甲类防空地下室结构应分别按下列第1、2、3款规定的荷载（效应）组合进行设计，乙类防空地下室结构应分别按下列第1、2款规定的荷载（效应）组合进行设计，并应取各自的最不利的效应组合作为设计依据。其中平时使用状态的荷载（效应）组合应按国家现行有关标准执行。
1、平时使用状态的结构设计荷载；
2、战时常规武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用；
3、战时核武器爆炸等效静荷载与静荷载同时作用。
规范4.9节用列表形式给出了各结构构件的荷载组合情况。
其承载力设计应采用极限状态设计表达式：
1.0*（1.2SGK+1.0SQK）≤R（3.3-1）
R＝R（fcd，fyd，aK，……）（3.3-2）
2.4主体结构设计
主体结构包括人防基础、人防底板、人防墙（柱）及人防顶板等外围结构。目前许多专业建筑结构软件技术成熟，只要在结构模型上输入正确的等效静载，就能计算得出人防基础、底板（梁）、顶板（梁）的配筋值。需要说明的是，荷载组合和内力分析是基于战时极限承载能力状态，规范也注明了防空地下室战时应验算结构承载力，对结构变形、裂缝开展不进行验算。但是，人防地下室一般埋深较深，地下水丰富，平时使用时对变形及裂缝要求较高，战时荷载比平时荷载大得多，战时极限承载能力满足平时极限承载能力要求，战时[β]=3，而平时的正常使用极限状态[β]≤1，基于此，笔者建议，在用战时荷载与静载组合验算主体结构的极限承载力前提下，用平时荷载验算外围结构（对防水防潮要求高部件）的平时使用极限状态，确保防空地下室平时的正常使用。
2.5人防口部结构设计
人防口部结构设计包括门框墙配筋、临空墙、密闭墙、扩散室墙体、人防门扇（有标准图集，只需选用），各种竖井壁、车道、人防主要出入口楼梯等的配筋。人防口部是人防结构工程的薄弱部位，所受荷载力很大是人防结构设计的重点内容，弄清楚各部件的受力状态是关键。
人防门框墙按悬臂构件来考虑，其上除了作用有核爆均布荷载外，还有门扇上传来的线集中荷载。这两个荷载很大，为了改善其受力状态，当门洞边墙体悬挑长度大于1/2倍该边边长时，宜在门洞边设梁或柱。应该注意到，人防门框墙主要承受水平力作用，受力筋应按是悬臂构件来设置，而在用一些专业软件建模计算时，将门框墙体按短肢剪力墙进行计算，导致人防门框墙水平钢筋成了约束边缘构件筋，这是不对的。
人防墙体（包括外围护墙体、临空墙体、扩散室墙体、防护单元间墙体）一般按下端固结，上端铰支，左右两边自由的单向板进行计算。只要截面厚度符合规范要求，荷载取值正确，一般不会出现大多问题。
在对各种竖井壁配筋计算时，许多人认为井壁侧压力与爆炸荷载同时作用，而爆炸荷载比侧压力大得多，所以井壁截面计算应以爆炸荷载考虑为主。其实经过土压的传播，侧压力与爆炸荷载有个时间差，计算配筋时只需考虑在侧压力作用下，竖井壁安全就行了。
车道和人防主要出入口楼梯配筋计算。作为战时主要出入口，战时有人员和车辆的出入，车道和出入口楼梯应按人防荷载计算和相关的构造措施。应注意到的是，这只对战时主要出入口有要求，次要出入口及其他出入口就没有这方面的要求。
2.6临战转换结构设计
临战转换一般是针对平时使用，战时不用的各类洞口。搞好临战转换结构设计，首先要理解临战转换的含义。人防工程要平战兼顾，为了满足平时要求而大量设计洞口的临战转换是不可取的。临战转换有技术上及时限上的要求，所以规范规定“采用平战转换的防空地下室，应进行一次性的平战转换设计。实施平战转换的结构构件在设计中应满足转换前、后两种不同受力状态的各项要求，并在设计图纸中说明转换部位、方法及具体实施要求。”每个防护单元的临战转换不宜超过两个。再次要分受力方向各类型，临战转换一般分为单元外及单元间两种类型，对于单元外类型的，预埋构件应设在受力的外侧方，而对于单元间类型的，由于相邻两个防护单元受到破坏的机率相同，两外受力的机率也相同，所以预埋件一般在两防护单元间洞口的中央设置。
2.7结构构造设计
由于人防工程结构固有的振动性、塑性、防护密闭性等特性，人防工程的执行的构造要求比普遍工程要严格得多，只有这样才能保证战时功能要求。设计上主要出现的问题可以归纳为以下几点：
1、结构构件厚度达不到最小厚度要求。有些设计人员只注重于结构计算，一旦计算通过就认为万事大吉，结构计算通过只保证结构受力的安全性，殊不知人防工程还有防早期核辐射的功能，只要同时满足于结构计算和防早期核辐射的构件厚度，才是安全的构件厚度。
2、结构变形缝的设置。有些设计人员只考虑到地面建筑结构规范上的要求，随意在人防地下室中设置各种缝忽略了人防地下室内不可设缝的要求，造成人防工程的战时防护密闭性得不到保障；
3、由于人防地下室振动性及塑性，防空地下室钢筋混凝土结构构件，其纵向受力钢筋的锚固长度执行比一般工程的要严格，Laf=1.05La
4、由于人防工程的振动性，双面配筋的钢筋混凝土板（配筋率较低的底板除外）、墙体规划要求设置梅花形排列的拉结钢筋，直径大于等于6mm，间距小于等于500mm；
5、由于防空地下室的防护密闭性，结构后浇带的设置要避开人防口部房间，人防口部房间尽量一次浇注，一次成型，结构后浇带不应设置在人防口位置通过。
结束语
人民防空工程是国防的组成部分，是现代化城市建设的重要方面，是城市抗灾减灾不可缺少的生命线工程，加快人防工程的开发利用，是城市经济飞速发展和城市空间需求急剧增加的客观要求，是增强城市防护能力、增加就业岗位、缓解交通拥堵、改善城市环境的重要措施，是贯彻落实科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会的必由之路。
参考文献
[1]，张尚根.人民防空地下室结构设计2016.2
[2]高小旺.底部两层框架抗震砖房屋间屈服强度系数计算方法2014.9
[3[孙熙然.人民防空地下室设计规范2011.2