人防工程的用途主要是戰備和救災功能,我國人防建設的方針是“長期準備、重點建設、平戰結合”。平戰轉換設計的基本原則是:1)建筑空間的通用性和兼容性,統籌安排。2)轉換過程要求快速經濟、安全可靠、工作量小。3)設計一次到位,施工分平時、戰時兩步進行。人防工程按抗力分為八個等級,按防化等級分為甲、乙、丙、丁四個等級。按功能分為以下五類:1)指揮、通信;2)中心醫院及急救醫院;3)人員掩蔽部:專業隊員、一等人員(局級和局級以上)、二等人員;4)專業隊裝備部;5)配套工程:區域水源、電源、監測中心、食品加工、物資加工、物資庫、人防通道等。下面就常見的地下室人防設計,談談一般的程序及步驟。1)GB50038—2005,人民防空地下室設計規范。2)GB50098—98,人民防空工程設計防火規范(2001年版)。6)其他專業常用的數據,例如,人防單元的戰備飲用水箱和戰備生活水箱的容積、進風機房或者排風機房的大小等。
例如上部建筑的位置、層數、分類;人防工程是單建式或者是附建式;可建人防面積和應建人防面積的區別,人防主管單位(主要是地方人防部門)對于該項目應建人防面積、人防分區個數,防化等級的要求,是否設置人防物資庫、人防電站等。首先根據人防工程總體規劃和當地人防部門的要求進行概念設計確定其部位、規模、使用功能和要求,和工程項目設計各階段同步進行。按照平戰結合的設計原則,同時考慮結構的受力特點以及經濟因素,五級人防區多設置在主體結構部分,六級人防區多設置在裙房或純地下室部分,且人防區基本上都位于地下室最下一層。在進行人防方案設計時,先按照一定的面積劃分防護單元,每個防護單元的防護設施和內部設備自成體系;相鄰防護單元之間設置防護密閉隔墻。在確定大的人防分區和防火分區后,初步考慮人防口部的位置并提交其他各專業。在實際的工程設計中,常常將一個人防單位作為一個防火分區,分隔措施可集中在一處設置,對空間使用的影響最小。
1)根據使用功能,按照一定面積,在防護單元內劃分抗爆單元。2)確定人防口部的做法。人防口部是指防空地下室主體與地表面連接部分,包括人員出人口、物資出人口、進排風口。室外出人口通道敞開段宜設置在地面建筑倒塌范圍以外,當因條件限制必須設在地面建筑倒塌范圍以內時,其口部建筑應采用防倒塌棚架。因地面建筑物在戰時極易發生火災,有害氣體大量增加,對于密閉性能不好的工程,將造成室內人員的傷害或形成人員不能忍受的熱環境,所以口部的設計中應重點強調密閉性,甚至可能犧牲一些通風和采光,這是不可避免的。3)確定其他人防用房的位置,例如防化值班室的位置等。4)確定孔口的設計。孔口的設計防護包含三部分的設計內容:a.防護密閉門與消波系統的設計;b.出人口通道內臨空墻、門框墻的設計;c.孔口其他構件,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。5)根據使用功能,確定與其他設備有關的戰備設施的做法,包括戰備生活水池和戰備飲用水池的容積及位置;戰時干廁的位置及做法等。6)構造及細節處理。例如防爆地漏的位置,在鋼筋混凝土墻上各種預留孔洞的位置等。盡量避免無關管道穿進人防地下室。因進人防空地下室的管道及其穿過的人防圍護結構,均應采取防護密閉措施,會造成造價的增加。因此在設計中,往往將地下室頂板降低后覆土,上部建筑的設備管線轉換在覆土層中完成,可避免管線穿越人防單元。7)相關人防的大樣做法。例如口部的大樣,防護單元內排風機房和進風機房風口在戰時采用鋼板封堵的做法等。
解決專業間及專業內矛盾,并在專業內部進行優化設計。例如,根據掩蔽人數的實際多少來縮小防護密閉門和密閉通道的寬度,以達到節省造價的目的。人防各類管井出地面的位置應盡量隱蔽,避開人員經常出人的場所。這是一個經常被忽視的環節。因為人防工程的隱蔽和特殊性,在實際的施工過程中,常常會遇到施工質量上的偷工減料或者細節處理不到位的現象,這個時候尤其需要建筑師從人民生命安全的角度,認真檢視每一個環節的實施。同時,應注意設計資料的保密,不外泄,真正保持項目的安全性。現在很多開發商主要是以贏利為目的,不理解修建小區防空設施的重要性。高層建筑在結構上本身就有埋置深度的要求,實際上只要增加極少費用就能達到防空目的,在出人口增加防護設施,預留通風密閉和給排水系統,否則臨戰時改造缺乏足夠時間準備。所以,在人防工程中有很多內容需要和業主進行有效的溝通,保證工程的順利實施。地下室人防工程占整個工程造價的10%~15%,各種防護設施和設備的造價也相當高,因此,如何站在業主的立場上,節省造價、避免不必要的浪費也是設計中的一個重點。在專業內優化時,應該盡量在滿足規范的前提下,避免不必要的空間浪費,并通過縮小密閉通道的寬度等辦法來滿足上述要求。
地下室平時的功能大多是車庫、地下商場、地下游樂設施等,平常使用時荷載較小且大多具有大空間的要求。但是人防作為戰時遭受敵襲擊時應作為保障人民生命安全的一種具有特殊功能要求的建筑物,需要承受的荷載較一般結構大幾十倍至數百倍,且具有較高的密閉要求,減少并縮小直通外部的各種孔口,這些不同功能空間的層高及凈空要求可能給平時使用造成諸多困難。在設計實踐中,曾經采用反梁的做法,但是這種做法會造成地下室頂板上排水方式的復雜性,可能造成專業間無法解決的矛盾。如何協調兩種狀態下不同的使用要求,成為在人防設計中的重點和難點。在經過很多結構類型的嘗試后,考慮到人防的抗力要求高,樓板的厚度本來就較大,結合這個因素,無梁樓蓋250mm~300mm的板厚常??蓾M足平戰結合的要求,地下室凈高遠高于其他形式的樓板,最終選定了采用無梁樓蓋這種形式作為人防地下室的首選的樓板形式。在柱網的尺寸確定上,在設計中應盡量減小結構跨度,但也應滿足平時使用的大空間的要求,所以,常常采用5500mm~6000mm所謂基本柱網,這個尺寸可以作為單車道及停兩部小車的恰當尺寸,在結合車庫設置的人防工程中尤其常用。嚴格的模數制同樣也具有很大的靈活性,根據不同的功能需要,可以靈活變換模數?;局W的尺寸,也恰恰是其結構體系——無梁樓蓋的經濟跨度,具有很強的適應性。在設計過程中,設計人員常常是在完成大部分的設計工作及專業配合完成后,在計算掩蔽面積和掩蔽人數后,才開始考慮疏散寬度的問題,那個時候建筑的修改可能造成很大的改動,包括增設或者取消人防口部,樓梯、坡道和口部內通道的寬度的增加或者減少,可能造成其他專業的矛盾和設計工期的延后。在長期的工程設計中,累積了一些人防設計的經驗值,利用這些經驗值,可以減少或避免這種情況的出現。消波系統一般由防爆波活門及擴散室組成,確定均可在《規范》中找到相應的表格和公式得到落實。但是設計人員常常是在確定掩蔽人數后和通風專業配合時,才發現防爆波活門及擴散室的尺寸可能不符合。同樣根據實際工程設計的經驗值,例如,一個2000m2的人防分區,掩蔽人數大約在1450人~1550人,根據每人51T10的換氣要求,來確定防爆波活門及擴散室的尺寸,可以一次到位,減輕或者消除修改的工作量。因為人防地下室的空間和功能的復雜性,經常會造成一些零碎的空間出現,例如,戰備水箱和墻面之間的通道如果太小,這部分面積雖然計入了掩蔽面積,但是在戰時其實并不具備實用價值。在設計中也應盡量避免此類空間的產生,例如將這類通道擴大到1500mm-2000mm,成為實際上可使用的空間,即可避免這個問題的產生。
人防設計的許多構造要求常常不同于一般的建筑,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。可能出現下面兩種情況:1)交通流線的要求可能造成出入口處的臨空墻開洞面積及跨度過大。設計人員簡單地以洞口處的加固方式進行處理,是不合適的。應在確定合理的門洞高度(4000mm,5000mm,6000mm)后,結合人防密閉門的要求,設置門檻、預埋件等。2)在兩個不同防護單元的戰時封堵的處理上,常有設計人員將出入口處的封堵用于此處,這是不合理的。因為出入口處的封堵是單側封堵,根據人防規范設計要求,應考慮到在戰時一個人防單元被破壞后,相鄰的單元還能正常使用。因此,兩個不同防護單元之間的戰時封堵應能滿足任何一側被破壞后,另一側能夠正常使用的要求。在實際工程中,如果有門洞尺寸超過圖集適用范圍的情況,就需要結構設計人員在依據人民防空工程設計各種《規范》及有關部門規定的基礎上,進行認真的復核計算,再進行口部封堵設計,決不能簡單套用。7.9如何解決人防工程的密閉性與平時使用時通風采光的要求的矛盾在靠近戰時封堵出入口的非人防區的上方樓板,增設采光天窗,并采用安全玻璃做采光井板承載板。此天窗平時可帶給人防區足夠的陽光和天然空氣,一旦出入口戰時封堵后也不會影響到人防單元的安全性。地下室人防工程設計不是純粹功能性的解決,它包括結構、通風、電氣、給排水間專業的配合協調和建筑專業本身的設計優化,牽涉與業主和政府主管部門的協商溝通,平時使用的經濟性、合理性和舒適性,戰時轉換的便捷性和安全性,一個綜合性很強的設計。無論是從技術還是從經濟的角度,作為一個有責任感的建筑師,都需要更深入地研究人防地下室結構的技術問題,真正提高設計水平,充分發揮地下室的戰備效益、社會效益和經濟效益。