人防结构也有强柱弱梁？和我知道的还不一样？

文/工程师雷东宝

阳光明媚，风景正好！

某天午餐过后，我正在院里散步，冯工小跑过来：雷工，一块儿走走呗。我正好跟您说下我的项目进度： 书院项目人防部分我看了些资料，还是不能很好的把握住人防，您能说下您对人防的理解吗？

人防结构3个主要特征

别人散步听音乐，我散步也离不开结构了。不过，这年头很少遇见向冯工这样爱结构的小姑娘。我稍微酝酿了一下，说道： 人防的确要下些功夫，我今天就给说一个点吧，这个点也是很少有人注意的，但是确十分重要！

好的，雷工，我洗耳恭听，说完冯工做出抱拳的动作。

2020年的第一场雪已经如期而至（1月5号），刚下完雪的北京显得异常漂亮，欣赏完美景，心情舒畅。 于是我打开了话匣子： 要把握人防，得先知道人防地下室结构的主要特征：

承受爆炸动荷载（核武器与常规武器爆炸，按非直接命中计算）、结构产生振动、工作状态塑性。

有了以上人防的三个主要特点，有些规定及取值，就迎刃而解了：

1、 由于人防荷载是动荷载，动荷载下材料的强度可提高 ，因此人防规范（GB50038-2005，以下简称人防规范）规定，在动荷载和静载同时作用或动荷载单独作用下，材料强度设计值按下列公公式计算：

2、 尽管承受动荷载， 但 实际设计时将动荷载变为等效静荷载进行设计 。

3、  人防地下室仅要求承受一次人防荷载，只要承载力能满足要求即可 ，裂缝及变形均不作要求(例如：计算人防地下室顶板计算方法为塑性方法，不必采取常规的弹性算法)。承受人防荷载时，结构的可靠度可降低，因此人防荷载的分项系数为1.0。

以上几点是人防的基本概念，你了解吗，说完看向像冯工，只见她很自信的样子。

雷工，有些话从您这讲出来，总感觉过滤了一下似得，变得易于理解了。我觉得人防属于极偶然工况，全世界迄今为止只有一个国家受过核武器。不过感觉人防结构挺不容易的，在服役期间一般不会受到核爆；如果遭受，强度特别大，真希望到时他能挺住啊。冯工回答道，似乎这个人防结构是她的好朋友一般。

若核爆了，人防地下室怎么坏的

能不能挺住不能听天由命，我们是结构师，我们得设计它，让他按我们的预想来才行。 假如发生战争了，人们躲在防空地下室内。一个常规炸弹（超过设计的荷载时）在附近爆炸，你知道这个人防地下室，是怎么破坏的吗？ 我问道，眼角的余光看到冯工似乎有些紧张。

雷工，您的问题总是直击灵魂，这个问题我没想过，也不知道啊？冯工略有些尴尬的说道。

其实若是知道了人防结构是怎么坏的，你就更知道该怎么设计它了， “设计”二字有很深的哲学。在我国，现阶段设计绝不是等强度设计，我们要人为的制造薄弱点，这样你的“人防结构”哥哥才能挺住啊，我一鼓作气的说道。

“人为制造薄弱点”，很有哲理啊， 冯工带着佩服的语气说道。

“打仗围城只围三面，留一面！人防结构要人为制造梁为薄弱点！结构师亦军师也”

还记得框架结构的“强柱弱梁”吗？ 我加大梁柱节

点处柱子的受弯承载能力，却不加大梁的承载能力。 那么小震下二者都不坏；中震及大震时，梁会先于柱子破坏，这就是“强柱弱梁”，就是人为的制造薄弱点。有了强柱弱梁，在中震及大震时发挥梁的延性耗能作用，便能抵抗中震及大震了。这个概念我想你烂熟于心了吧，说完看向冯工，只见她深深的点了一下头。

人防结构的强柱弱梁

你知道了“强柱弱梁”的概念，就能理解今天的主题了： 人防结构也有“强柱弱梁，强剪弱弯”，人防规范上写着呢，我不容置疑的说道。

这就是人防结构的“强柱弱梁，强剪弱弯”？ 怎么跟我理解的框架结构的“强柱弱梁，强剪弱弯”不一样啊？ 怎么实现啊？ 冯工不禁机关枪似得三连问。

当然有不同啊，我只要把公式再给你列出来，你就明白了，我坚定的说道。

沿途的风景很美，人们纷纷出来拍雪景、堆雪人。我心情大好，接着说： 人防规范4.10.5条讲的就是人防的“强柱弱梁”。 以柱为例，柱是偏心受压构件，其（非人防工况下）大偏心受压下承载力为：

结构设计时柱一般对称配筋，则公式5-21变为了：

注： 人防工况下，将混凝土及钢筋的材料强度变为人防工况下材料强度（即文章开头处提到的材料强度调整系数）。

人防工况时，假设柱子强度是C40（静荷载下混凝土轴心抗压强度设计值19.1），其人防工况下混凝土强度设计值实际为1.5X19.1=28.6。但是在设计柱偏心受压承载力时，不取28.6，而取28.6X0.8=22.8。

根据5-21可知，Nu为固定值，当混凝土强度设计值取22.8（与28.6相比）后，受压区高度x提高。将以上变化，带入到公式5-22，发现：

上图中，仅剩余一项。钢筋强度等级也是不变的， 最后结论是配筋面积加大了 。按照计算出来的配筋面积去配筋， 当 该人防地下室真的遭受核爆或常规武器爆炸时，此时计算该柱子实际的受弯承载力，配筋面积已知，混凝土强度设计值取的是28.6，而非22.8 （别晕，穿越于“ 设计 ”和“ 实 际 ”之间，此处是实际状况） 。 那么梁柱节点处，柱子的承载能力肯定大于梁，则梁必先坏。 这里的理念也是人为制造薄弱点，因为在核爆和常规武器爆炸下，希望人防结构是延性破坏（安全储备大），梁的延性比柱子大。因此设计时故意将柱的承载力提高，使得梁成为薄弱点。你大致能听明白吗，说完看向冯工，只见她若有所思的样子。

嗯，差不多吧，雷工。 我觉得关键在于柱子在遭受人防荷载时实际材料强度值是28.6，但设计时却取22.8，使得柱子的钢筋增加，柱子实际的承载力增加。 那么，肯定梁先坏，因为计算梁的受弯承载力，并没有以上步骤。好一个精致的“强柱弱梁”啊，冯工强悍的总结道。

人防结构的强剪弱弯

知道了“强柱弱梁”，想必 “强剪弱弯”，你也可举一反三了吧，我用鼓励的语气对着冯工说。

嗯， “强剪弱弯”就不仅仅是调整柱子了，而是梁与柱都调整。 因为受剪破坏是脆性，受弯破坏是延性，此时我们人为制造的薄弱点是： 梁、柱的受弯承载力。 计算梁或柱的受剪箍筋时，尽管混凝土的材料强度实际为28.6，但带入公式的数值却是22.8，这样受剪箍筋面积增加。当真的遭受人防荷载时，计算梁、柱实际受剪承载力时，混凝土的材料强度取值是28.6.

加强了同一个荷载工况下的受剪能力，却不加强受弯能力，那么肯定是受弯破坏先与受剪破坏啊。 精妙，真精妙啊，到底是谁这么有才，想到如此的方法，佩服至极啊。冯工喃喃自语了好久，我想她完全掌握了人防结构的“强柱弱梁”与“强剪弱弯”了吧。