防护工程结构设计以工程设计要求规定的各类武器的打击强度、恐怖爆炸袭击或偶然性冲击爆炸事故的毁伤效应、设计任务书、地质勘查报告等为依据，按照相关结构设计规范要求进行，同时考虑施工部门的技术水平、技术条件等因素。在建筑总体设计的基础上，确定结构布置方案，选择合理的结构形式，确定合理的防护系统和防护措施，确定工程各组成部分抗震要求和隔振方案。对于有平战结合要求的工程，还需要制定平战功能转换的结构改造措施。防护工程结构设计的特点是，结构体系除了要满足静荷载和正常使用活荷载的工况外，还需要考虑承受预定武器的力学破坏效应或所设防的恐怖爆炸袭击或偶然性冲击爆炸事故的破坏效应。

防护工程结构设计也分为方案设计、初步设计和施工图设计3个阶段。①方案设计，内容包括结构设计说明、结构方案图、结构投资估算。②初步设计，内容包括结构初步设计说明、结构初步设计计算书、结构初步设计图纸和结构概算书。③结构施工图设计，内容包括结构施工图设计总说明、结构施工图设计图纸、结构计算书、结构预算书。其中结构施工图设计图纸有结构图纸目录、结构施工图说明、基础平面图及详图、结构平面图、结构构件详图、节点构造详图，其他需要的图纸。

结构设计一般可分为抗常规武器结构设计和抗核武器结构设计。抗常规武器结构设计又分为抗局部作用效应设计和抗整体作用效应设计两个方面，抗核武器的结构设计则主要是抗核武器整体作用效应设计。

常规武器打击作用下局部作用效应主要有冲击和爆炸局部作用两个方面。对无装药的穿甲弹，防护结构仅受到冲击局部作用；而对弹壳厚度较薄的爆破弹，其侵彻混凝土结构等硬目标能力较弱，则主要考虑其爆炸局部作用；对于大部分钻地弹，则应同时考虑冲击和爆炸局部作用。针对弹体的局部作用效应，结构设计主要是侵彻深度和爆炸破坏效应的设计计算。

常规武器及核武器的冲击或爆炸对防护结构产生的整体作用，通常表现为结构整体变形，破坏形式主要有弯曲、弯剪破坏，直剪破坏则十分鲜见。冲击爆炸作用下防护结构的整体响应一般采用结构动力学方法进行分析，通常将结构构件简化为等效单自由度体系，并按等效静载法进行计算，有时也采用P-I曲线法。

防护结构构件或结构都拥有无限多个自由度，每一个自由度都对应一个振型，每个振型都对结构响应有不同程度的贡献。冲击爆炸作用下防护结构的动力响应可采用结构动力学中的振型叠加法、多自由度法和有限元等数值计算方法，但是这些方法不便在量大面广的一般性防护工程结构设计计算中使用，仅适用于复杂的防护结构设计计算。研究表明，在爆炸荷载作用下防护结构构件的变形形状与爆炸荷载分布形式一致的静载作用下相似，因此，可根据静载作用下的变形形状（称为形函数），按变形能量等效的原则，将结构构件的无限多自由度体系用一个等效自由度体系来表征。由此可见，等效单自由度体系方法是对实际防护结构或构件的一种近似分析方法。等效单自由度体系如图1所示，由等效质量、等效刚度、等效荷载构成。按照防护结构变形进入塑性的程度，可分为等效单自由度弹性体系、等效单自由度弹塑性体系和等效单自由度塑性体系。采用等效单自由度体系方法，计算冲击爆炸荷载作用下防护结构的弯曲变形响应计算精度较高，但剪切变形响应计算精度较差。

 图1 梁的等效单自由度体系

为了方便将冲击爆炸的动荷载作用下防护结构响应计算分析转化为静载作用下的计算分析，人们提出了等效静载法，其基本思想是将动载对结构动力效应的计算简化为静力计算，即将动载峰值乘上动力放大系数作为等效静载，然后按等效静载计算结构内力和位移。动力放大系数的确定要保证结构在该等效静载作用下的变形和内力（主要指弯曲位移和弯矩）与动载作用下的相应的最大变形和内力相等。

对于一般防护结构在动力分析中采用等效静荷载法可满足结构构件抗弯设计计算的精度要求，但是剪力和支座反力的设计计算则应采用更加精确的方法。等效静荷载法一般适用于单个构件。实际结构是多构件体系，如有顶板、底板、墙、梁、柱等构件，其中顶板、底板与外墙直接受到不同峰值的外加动荷载，内墙、柱、梁等承受上部构件传来的动荷载。由于动荷载作用的时间有先后顺序，动荷载的变化规律也不一致，因此对结构体系进行精确分析较为复杂，故一般采用近似方法，将它拆成单个构件，每一个构件都按单独的等效单自由度体系进行动力分析。各构件的支座条件应按实际支承情况合理确定。

曲线法，又称图法，为爆炸荷载峰值，为荷载冲量。曲线法是基于作用于结构构件上的荷载峰值和冲量，对其进行结构响应、破坏模式和损伤评估的一种十分简便的方法。

曲线是爆炸荷载作用下某一特定结构构件的等损伤线，在超压-冲量空间中代表对防护结构产生相同程度损伤的一系列超压-冲量值的组合，每一条曲线对应某一特定程度的损伤。图2给出了典型的曲线示意图。在曲线中有超压渐近线和冲量渐近线，分别定义了超压和冲量两个参数的临界值，将超压-冲量空间分为两个部分，当作用荷载位于曲线的右上方时，表示结构构件发生的损伤程度要大于该曲线对应的损伤程度；当作用在结构构件上的荷载落在曲线的左下方时，表示结构构件发生的损伤程度要低于曲线对应的损伤。

图2 结构构件P-I曲线示意图

根据爆炸荷载的作用时间与结构自振周期的比值，可以将超压-冲量空间中的爆炸荷载分为冲量荷载、准静态荷载和动力荷载。在冲量荷载作用下，结构响应仅与爆炸荷载的冲量值有关，与爆炸荷载的超压峰值无关，这在超压-冲量空间中形成一条竖线界定出使结构构件发生某一特定程度损伤所需的最小冲量，即冲量渐近线。在准静态荷载作用下，结构响应与爆炸荷载的冲量无关，仅取决于爆炸荷载的超压峰值，因此，在超压-冲量空间中形成一条横向渐近线，用来界定使结构构件发生某一特定程度损伤所需的最小超压峰值，即超压渐近线。在动力荷载作用下，结构构件响应不仅与爆炸荷载的冲量有关，而且与爆炸荷载的超压峰值也有关。

一般的，可以在超压-冲量空间中绘制若干条曲线，每条曲线代表不同的损伤程度，从而对爆炸荷载下结构构件的损伤程度进行更为精确的评估。曲线虽然可以快速、方便评估结构构件的损伤程度，但其应用于防护结构设计计算时受到了限制，世界各国防护结构设计规范、手册和指南中仍推荐采用等效静载法。