近日我國東北方向有重要新狀況，大家都非常關(guān)心。根據(jù)挪威NORSAR測得的地震記錄數(shù)據(jù)，近6次試驗的威力一次比一次大（參見圖1）

圖1 挪威NORSAR測得的地震記錄數(shù)據(jù)

這事也告訴我們，危機和戰(zhàn)爭并不遙遠。老祖先早就告訴我們“天下雖安，忘戰(zhàn)必危”。如何通過工程措施在戰(zhàn)爭時期減少人員傷亡是一個非常重要的問題，是土木工程領(lǐng)域的一個重要學(xué)科分支“防災(zāi)減災(zāi)工程與防護工程”的主要研究內(nèi)容之一。 

圖2 “防災(zāi)減災(zāi)工程與防護工程”的定義

從地緣政治上說，中國的安全形勢是非常嚴峻的，東南西北都有核武器（圖3）。 

圖3 世界核武器分布示意圖（資料來源于網(wǎng)絡(luò)） 

核武器的殺傷效應(yīng)主要包括光輻射、核輻射、沖擊波、放射性污染和電磁脈沖（圖4）。

圖4 核武器能量比例

對工程結(jié)構(gòu)而言，破壞作用最強烈的殺傷效應(yīng)是沖擊波。前幾天臺風“天鴿”的巨大威力大家都在新聞上看到了，“天鴿”最大的風速達到了185km/h，折合風壓大約是1.6kN/m2。而防護工程需要抵抗的沖擊波壓力，可以達到“天鴿”的數(shù)百甚至數(shù)千倍。所以常規(guī)地上工程結(jié)構(gòu)一般都無法抵抗這樣巨大的沖擊波（參見圖5動畫）。因此，人防工程主要采用地下工程的形式來抵抗沖擊波的巨大破壞作用。 

圖5 沖擊波對建筑的破壞作用

近代中國是從貧窮落后挨打中走過來的，所以我國除國防工程外，還有一套非常龐大的人民防空體系。1996年我國人大版布了《中華人民共和國人民防空法》，以法律的形式規(guī)定“人民防空實行長期準備、重點建設(shè)、平戰(zhàn)結(jié)合的方針”、“一切組織和個人都有得到人民防空保護的權(quán)利，都必須依法履行人民防空的義務(wù)”。 

圖6 《中華人民共和國人民防空法》

在《人防法》的指導(dǎo)下，全國都制定了本地的人防規(guī)劃要求，比如北京市就規(guī)定：“凡是在本市市區(qū)、近郊區(qū)和衛(wèi)星城鎮(zhèn)新建民用建筑(指住宅、旅館、招待所、商店、大專院校教學(xué)樓和辦公、科研、醫(yī)療用房下同)和外資民用建筑，均應(yīng)配套建設(shè)人防工程。10層以上建筑應(yīng)修建“滿堂紅”防空地下室；9層以下基礎(chǔ)埋深大于3m的建筑，應(yīng)按其總建筑面積的3%修建防空地下室；9層以下基礎(chǔ)埋深小于3m的建筑，應(yīng)按其總建筑面積的2%修建防空地下室；單建地下建筑應(yīng)按其總面積的30%修建人防工程”。所以北京幾乎所有的住宅小區(qū)都配套建設(shè)了人防掩體。大家平時生活中可以留意一下，其實我們身邊的很多地下室、地鐵，都安裝有厚重的防爆門。一旦戰(zhàn)爭爆發(fā)，整個城市就可以變成一個巨大的兵營。大家都知道我國近40年來正在進行著人類歷史上最大規(guī)模的土木工程建設(shè)，但是大家可能都沒有留意到，我國同時還在進行著人類歷史上規(guī)模最大的人防工程建設(shè)。  

圖7 地下車庫人防工程（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

我國人防工程有不同的防常規(guī)武器、核武器和化學(xué)武器等級。人防工程除了主體結(jié)構(gòu)必須可以抵抗各種武器作用外，出入口設(shè)計非常關(guān)鍵。出入口應(yīng)具備足口的抗爆、密閉、消洗、防倒塌等能力。大家不知是否注意過，北京很多老的地鐵線（1號線、2號線）的出入口都很簡單。有人笑話北京人傻不會做生意，為什么不在地鐵的出入口上蓋個大樓，這樣做買賣多賺錢啊。其實這些出入口都是按戰(zhàn)備要求建設(shè)的。一旦發(fā)生戰(zhàn)爭，出入口被炸塌，這樣簡單的出入口可以很快重新挖開，保障內(nèi)部人員安全。 

圖8 北京地鐵人防出入口（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

清華大學(xué)土木工程專業(yè)在防護工程領(lǐng)域有著長期而深入的研究積累。早在上世紀60-70年代，在陳肇元院士等清華大學(xué)前輩學(xué)者領(lǐng)導(dǎo)下，就為我國地鐵人防工程建設(shè)做出過重大貢獻。經(jīng)過全國專家數(shù)十年的艱苦研究，我國在人防工程設(shè)計上取得了很多重要成果。但是隨著我國城市和工程建設(shè)的發(fā)展，人防工程仍然有很多新的問題值得進一步去研究。陳肇元院士和宋二祥教授曾經(jīng)指導(dǎo)我們做過一個很有意思的課題：我國很多人防工程是建在建筑的地下室里面的。人防工程主要考慮從空氣和土體中傳來的沖擊作用（圖9）。但是隨著我國城市的發(fā)展，高層建筑越來越多，在沖擊波作用下，人防地下室可能會因為上部結(jié)構(gòu)的傾覆作用而破壞（圖10）。這個傾覆作用在我們?nèi)朔拦こ淘O(shè)計時沒有考慮。 

圖9 《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》GB50038-2005建議的人防地下室荷載

圖10 高層建筑對人防地下室的傾覆破壞

陳肇元院士和宋二祥教授指導(dǎo)我們開發(fā)了專用的結(jié)構(gòu)、土體、基礎(chǔ)模型，對這個問題進行了系列研究。具體成果可以參閱我們發(fā)表在《防護工程》等刊物的論文。 

(a) 動畫

(b) 土壓力分布

圖11 上部高層建筑傾覆造成人防地下室破壞的模擬

最后做一下廣告，歡迎對土木工程防災(zāi)減災(zāi)及防護工程感興趣的同學(xué)選修這學(xué)期我開設(shè)的清華大學(xué)新生研討課“土木工程防災(zāi)減災(zāi)”。

  圖12 歡迎大家選修“土木工程防災(zāi)減災(zāi)”

（說明：本文所有內(nèi)容均源自公開出版物。）

來源：微公號 陸新征課題組

作者： 陸新征等

原標題：不忘戰(zhàn)爭，才能守望和平 | 談?wù)劮雷o工程