地下人防工程
地下人防工程
随着新时期世界军事变革浪潮的到来和城市化进程的加快，受城市土地资源的
制约，我国的地下空间开发建设将进入一个加速期，努力提高人防工程建设的
数量和质量，做好打赢现代高科技核威慑条件下信息化战争的防空准备，已经
提上了国家和各级政府的重要议事日程，地下空间的利用也成为政府影响和调
控市场的重要领域。
1.地下室建造与发展
19世纪产业革命开始后，近代高层建筑得以发展。随着建筑物层数的增加，不仅竖向荷载大而集中，而且风荷载和地震荷载引起的倾覆力矩也大幅增加。
为使基础与地基承受量值更高的竖向和水平荷载，并确保建筑物产生的沉降和
倾斜能控制在一定范围内，建筑物必须有一定的埋深才能满足要求。根据“补
偿性”理论，基础埋深每增加一米，地基承载力相应增加18-182，设置地下室
首先成为了结构设计的要求。
近年来随着城市建设的发展，我国地下空间资源的利用也得到了广泛的重视。上海自20世纪80年代以来，每栋楼都有一层至数层地下室。在地下空间
面积不断扩大的同时，其结构形式也有了很大变化。早期地下室结构多为梁、柱、板式，侧墙和内部多用砌体结构。现在，地下室逐渐向框架、箱型结构转变，强度和整体刚度都得以提高。在用途上也出现了多样化，可用作车库、商场、医院、仓库、设备房等。
2．地下室的战备效益
地下空间有多方面的价值，其中战备价值是较为突出的一个方面。除部分
住宅、写字楼和宾馆地下室因采光通风要求采用半地下室外，大多数地下室均
完全埋在地下。周围的土层减弱了冲击波荷载及核辐射，加上土体对结构变形
的竖向约束，结构抗力也得到了不同程度的提高。地下室与外部联系通道少，
能有效的防止毒气与核辐射的侵袭。这些有利因素都为地下结构在核武器和常
规武器作用下免遭破坏提供了可能。另外，地下室上部平时人员物资集中，战
时人员物资可以方便快速的转移，更增加了其战备价值。
在高层建筑中，地下室具有较厚的桩基承台底板、顶板和侧墙以及粗大的
梁柱和较厚的剪力墙，加上一定的地下埋深，对战时冲击波和核辐射有较大的
潜在防御能力。建筑地面上层较多的钢筋混凝土楼板对地下室防御常规武器炮
弹侵袭和爆炸破坏可起到阻挡消耗能量作用。
3．人防工程的意义
人防工程需要防御的武器组要有四类：热核武器、化学武器、生物武器和
常规武器。核武器产生的杀伤破坏因素有冲击波、热辐射、早期核辐射及放射
性污染；化学、生物武器会产生有毒气体；常规武器则可能次生出城市火灾。
人防工程根据对冲击波的防御能力分为四个抗力等级：6级、5级、4B级和4
级。起重4级防御能力最强。人防工程依据战时功能可分为四类：指挥类、专
业队类、人员遮蔽类和配套工程。
4．我国人防工程概况
首先，从我国人防工程建设现状来看，新中国成立以来，人民防空工程建
设从无到有，从小到大，从弱到强，虽然经历了长足的发展，取得了明显的进步，但仍然存在不容忽视的问题和缺陷。一是人防工程建设的数量严重不足。
全国现有人口近13亿，其中城镇人口约5亿，按国家规定的城镇人口每人1平方米防空地下室的最低指标，需5亿平方米防空地下室，而全国现有人防工程
不到1亿平方米，差距是显而易见的。而且，随着我国城市化进程的加快，城
镇人口不断增加，人防工程增长的速率远远赶不上城镇人口增长的速率，人防
工程的缺口将越来越大。二是人防工程建设的质量亟待提高。现有人防工程中，上世纪六、七年代的早期人工开挖人防工程约占30%，这部分人防工程基本是
砖混结构，质量较差，设备陈旧，配套设施不完善，管理维护不到位，不及时，使用寿命较短，改造起来比较困难，无法满足现代高技术条件下信息化战争防
空袭的需要。另外，现有人防工程规划布局零乱、分散，不平衡，不合理，且
孤立设置，相互闭塞，没有连接贯通，没有形成整体防护网络，降低了人防工
程的整体防护能力。所以，怎样快速增加人防工程建设体量，全力改善人防工
程建设质量，就成为形势所需，当务之急。
其次，从我国城市地下空间开发利用现状来看，随着城市化进程的加快，
各大中城市地面和空中开发利用较多，接近饱和，由此而引发交通拥挤，环境
污染，生态失衡等“城市综合症”日益严重，几乎病入膏盲，人类生存空间受
到严峻挑战。而另一方面我国城市地下空间开发利用的意识淡薄，重视不够，
力度不足，效果较差，发展明显滞后，己经严重阻碍了国家经济建设和城市现
代化建设的进程，为此，必须大力拓展三维空间，向地下发展，向地下延伸。
因为，人防工程建设与城市地下空间开发利用相结合，可以抓住城市化进程中
地下空间开发利用的大好时机，既快速增加人防工程建设体量，改善人防工程
建设质量，又有效合理开发利用城市地下空间，拓展人类生存领域，治愈“城
市综合症”，收到一箭双雕，一举双赢，事半功倍的效果。
5．新时期人防工程的特点
新时期人防工程单凭某一种防护能力是不够的，必须具备以下几方面的防护能力：
（1）防核武器袭击的能力
核战争的危险依旧是存在的，所以人防工程应以防核武器为主。核武器爆
炸产生的冲击波效应及地震动效应、电磁脉冲效应、初始核辐射效应及核沉降
效应等多种的破坏杀伤效应，都能对人防工程及设施内部人员及生物造成严重
破坏和伤害。所以在设计上必须选择受力能力良好的结构形式。
防冲击波必须重视工程出入口的设计，出入口的位置、方向、形式等都应
特别注意设计，而且必须安装具有足够抗力的防护门。通风口、扩散室应安装
防爆消波设施。人防工程的防护厚度对提高防护能力是十分中哟的措施之一，
应尽可能的满足防护层厚度要求。必要时设置减震隔震装置。同时核爆炸产生
的脉冲效应会对电子设备造成严重破坏，所以必须对电磁脉冲加以保护。核爆
炸还可以使人防工程发生火灾，所以工程内部必须按规范规定划分防火、防烟
分区，且每个分区都具备火灾报警和灭火系统。
（2）防生化武器袭击的能力
生物化学武器比核武器更具有扩散性和蔓延性。其危险性大、穿透性强，
极易侵入人防工程内部，造成杀伤或者恐怖气氛。
（3）防精确制导导弹命中的能力
精确制导武器命中度高，是广泛应用的打击兵器。对于人防工程而言，最
有效的防护措施是设置遮弹层，防止炸弹直接命中工程顶盖爆炸。
（4）提高内部生存能力
首先工程防水防潮措施要可靠，最好采用防水混凝土外加柔性防水层形成
二道防水线；同时要有防潮和内部排水措施，保证工程内部湿度在允许的范围内；内部供水、供电措施要可靠，通风设备要完备，保证有足够洁净空气进入；同时储备足够的食品，设置生活排污设施和空气检测系统，工程内部要设置连
接通道，便于疏散机动，以提高生存和作战的能力。
（5）严密的伪装和反侦察能力
人防工程单靠其坚固的强度是难以持久的，必须靠巧妙的伪装技术才能更
好的隐蔽自己，提高生存几率。
6．普通地下室主体结构加固、改造方法
6.1概述
临战时应急加固可以理解为对人防工程或非人防工程地下工程因战时结构
的强度不足而采取的加固补强措施，是对已有工程结构按转换设计进行快速施
工的过程。人防工程的防护性能只有在战时这个特定的时间和空间条件下才能
得到检验。通过应急加固改造，可使许多未按防护设计的地下工程转变为等级
人防工事，增加城市总体防御能力。
大楼地下室的结构形式基本上有两种：混合结构和框架结构，也有的将两
种形式组合起来。混合结构包括顶板、侧墙和地板三个部分。顶板可采用梁板
结构，也可采用拱、筒壳、双曲扁壳、折板、幕形楼盖等空间结构。墙一般为
砖墙或混凝土砌块，地板为整体钢筋混凝土板或脱开的混凝土板。框架结构为
整体现浇的箱型结构，近年来高层建筑多用此种形式。
未考虑战时功能的已建普通地下室设计时只考虑了平时荷载。故其结构较薄弱，配筋量较少，同时为方便平时使用，房屋开间也较大。尽管目前建筑地下室地板、侧墙有增厚的趋势，但不仅过动力计算与严格的校验，不能轻易人为他们
一定能满足战时的抗力要求。而对于结构较薄弱的多层建筑地下室，很多都需
要加固来完成平战功能转换。
6.2进行主题结构加固改造时应遵循的原则有：
（1）加固设计方案要简单易行，加固材料要容易取得，最好能做到因地制宜，加固施工要方便快捷。
（2）对需要在极短时间内完成的紧急加固，其所用构件必须平时就储存在加固点处。
（3）由于加固时在已建成的有限高度的地下空间内进行，难于做到机械化，因此主要是依靠人力或简单的工具（如滑轮、千斤顶、杠杆等）即能开
展加固作业。所以加固施工所用的构件要轻。用人力可以搬运、安装，
以50—150公斤为宜。
6.3主题加固技术方案
组成地下室的构件中顶板或框架顶部直接承受冲击波超压，虽然冲击波在
经过门窗向底层扩散室会减弱一些，但起作用在他们上的反射超压任是很大的，比起承受土中压缩波荷载的侧墙和地板来说，顶板是相对薄弱的一个环节，特
别是当房间柱距大而使梁板跨度增大时。常用的加固方案有以下几种：
（1）增设支撑构件。在跨度较大的梁板上加设支柱以减小跨度。这种方法可以有效的降低跨中截面的弯矩。
（2）增大截面承载力。如加大截面、外包钢、外部粘钢、粘贴碳纤维等方法。
对于柱距不大，战时要求一定净距的地下室，采用这种方法可以提高截
面的承载力。
6.4增设支撑构件方法
人防工程的加固因工程建成后使用空间受到限制，改变结构受力体系是主
要的转换方法。改变结构的受力体系，需增加乡音的支撑结构构件，包括在梁
板的中部增设支点、增设托梁等方法。改变结构的受力体系能大幅度地降低计
算弯矩，提高结构构件的承载力。进而提高整个结构的承载力，达到加强原结
构的目的。
6.5支撑构件类型
在加固中，柱是常用支撑构件。后加柱类型一般为：
（1）木柱：使用木柱作为后加柱，制作简便，安装迅速，不需专门技术人员指导，能够提高结构的抗力等级。但木柱承载力较低。
（2）钢柱：钢柱强度高刚度大，受力后工作状态稳定。钢柱可制成装配式，中间螺栓连接，单个构件可用简单机械或人力搬运及安装，安装速度快。
但钢柱需在加固前准备制作完成，需较长时间备料及焊接加工，并对施
工技术有一定要求。
（3）钢筋混凝土柱：对于现浇后加柱施工周期长，强度增长慢；对于预制柱，结构及构件重量大，对施工有一定的机械要求，而且还要设置预埋件进
行焊接。
（4）钢管混凝土柱：钢管内混凝土三相受力，有较高的抗弯、抗剪强度和较大的刚度。
（5）钢管柱：不需特殊加工。只需要锯成所需长度即可，运输安装快速方便，但钢管柱承载力较低。
7.总结
地下空间的发展已经成为基础设施建设的重点。在发展地下空间时我们必
须注意：
（1）利用普通地下室作为战士人员掩蔽所施可行的。一般情况下作为六级人防工程在结构安全方面是足够的，而作为五级人防工程师要进行加固的
结构构件还比较多。
（2）对于地下室为无梁楼盖结构、梁板结构及剪力墙结构体系，在防护荷载作用下，顶板是较为薄弱的部位，尤其当跨度较大时更为突出。在对普
通地下室进行平战转换时应将顶板、顶盖梁作为重点考虑对象。
（3）对于现在的普通地下室。由于在设计中大部分没有考虑战时防护功能，且民用建筑与防护建筑的功能有较大差别，增加了功能转换的难度。因
此，重点设防城市，应结合地下空间开发，预先确定必须设防的地下室，做好预留设计和预留施工。如果要建造高等级人防工程，其结构还要进
行特殊加固。