建筑結構中人防設計及抗震設計探究

文/儀皓楠 臺州學院建筑工程學院 浙江臺州 318000

建筑結構中人防設計及抗震設計探究

文/儀皓楠 臺州學院建筑工程學院 浙江臺州 318000

當前，我國經濟水平和物質生活水平均得到大幅度提高，加之地震災害頻發，國際形勢不容樂觀，人們也越來越重視建筑人防結構設計和抗震結構設計的設計質量和施工質量。本文依次對建筑結構中人防設計及抗震設計的意義、原則、內容及方法進行了探討。

結構設計；人防設計；抗震設計

引言：

抗震結構設計是指通過科學、合理的設計達到預防一定級別地震的目的。人防結構設計，旨在有效預防核武器或常規武器造成的震動對廣大人民群眾的危害。就本質而言，兩種建筑結構設計的根本目的相同，均是為有效降低震動危害，因此，人防設計和抗震設計具有一定相似之處，但兩種建筑結構設計針對的震動性質不同，因此，在實際施工設計中，也存在一定的差異。

1 建筑結構人防設計與抗震設計的意義

建筑結構設計中需要引起設計人員高度重視的設計指標有很多，其中建筑物的安全性與穩定性、可靠性、耐久性成為幾大重要的設計指標。對此，建筑結構中的抗震設計與人防設計需要引起設計人員的廣泛重視。人防結構設計與抗震設計盡管都是為了通過設計過程的不斷優化，進一步提高工程結構的強度與剛度，但是二者存在一定的差別；抗震結構設計是指設計人員通過科學的設計流程，能夠設計一種預防一定地震等級的高強度結構建筑物；而人防設計的主要目的則是通過技術人員設計，主要起到遏制常規核武器以及在常規核武器強烈振動下對民眾造成的巨大安全威脅。從設計的本質來看，二者的設計的出發點都是為了起到安全的效果，但是由于二者的概念不同，存在的震動等級強度不同，在施工設計時所采用的設計方式與設計理念也不同。

2 建筑結構人防設計與抗震設計的原則

2.1 應該遵循“強柱弱梁”與“強剪弱彎”的設計原則

在建筑結構的設計過程中，無論是設計原理還是設計方法，人防設計與抗震設計均可以提升建筑物本身的結構強度。通常情況下，設計方經過人防設計與抗震設計，可以使建筑物在受到較大的地震作用力之下，依然保持完好。因此，為了保證建筑物設計結構的強度，在設計過程中應該遵循“強柱弱梁”與“強剪弱彎”的設計原則。從這一原理出發進行設計，技術人員可以充分利用建筑結構的相關受彎構件以及大偏心的受壓構建變形對內部動荷載能量進行有效吸收，從而通過外部結構的緩沖作用，進一步釋放建筑結構中受力柱的抗壓負擔以及各構件支座的截面抗剪負擔，從而保證建筑結構在受到外界的巨大荷載作用力之后形成塑性破壞，從而保證建筑物整體結構的安全性與完整性。

2.2 應該遵循建筑工程整體協調性與合作性

設計過程中除了應該遵循一定的設計原則之外，設計師還應該將“建筑工程整體的協調性與合作性”這一設計理念融合到整個人防設計與抗震設計過程中。從我國傳統的建筑工程設計情況看，由于設計師沒有遵循一定的設計原則與設計理念，因此導致建筑工程出現的很多的問題，使建筑整體結構的相關參數均無法達到我國建筑設計的相關參數標準。因此，只要有任何一個環節存在安全隱患，當地震等重大的外界因素作用之下，建筑物結構的安全性與耐久性就會大大受到影響。這些細小的隱患點將成為整個建筑物的應力集中點以及災害源點。根據力學原理分析，建筑物的不同結構部分都有相關的收縮系數標準，結合這一特性，設計人員在進行人防設計與抗震設計時只要能夠將建筑物內部的能量與運動動能進行有效釋放與吸收，建筑物的破壞程度就會大大下降，以此降低建筑物的危險系數。

3 建筑結構人防設計與抗震設計的內容

建筑結構的人防設計需要設計師在設計之前就需要對建筑物進行系統科學規劃，在設計的過程中要結合實際的工程情況進行地質勘察分析，通過數據資料的收集保證設計質量符合我國人防設計的要求。科學的人防設計可以產生積極的人防效益，不管是在和平年代還是在戰爭年代，都能夠確保人民群眾的生命財產安全以及人身安全。通常來講，人防設計主要采用暗挖式以及開掘式兩種不同的人防工程設計手段，其中開掘式的人防設計工程又可分為單建式設計與附建式設計兩種不同的設計方式；而暗挖式的人防設計工程又包括了坑道式設計與地道式設計兩種方式。

與人防設計工程相比，抗震設計帶來的危害性相對較小，而且我國地震災害發生的頻率較低，為了有效減少地震等地質災害對我國的建筑物造成嚴重的損害，需要展開抗震設計，特別是對于我國某些地震災害頻發的地區而言，抗震設計成為建筑物設計中的重點，需要設計人員結合當地的地質情況以及建筑結構的實際情況進行設計，整個抗震設計的過程包括制定結構設計方案、計算設計結構以及設計施工圖紙三個環節。制定抗震結構設計方案時一定要嚴格根據我國工程設計地質勘測報告分析結果以及建筑物所在地的實際地震抗震設防烈度、建筑物的高度以及建筑物樓層層數、建筑物場地設計類型等多種相關的情況展開科學設計。與此同時，設計人員要結合建筑物的重要性來設計建筑物抗震的結構形式，當設計師確定建筑物的結構形式后，還要進一步根據不同抗震結構的形式特點和要求，科學選擇并布置抗震結構的受力構件以及承重體系材料。

4 建筑結構中的人防設計與抗震設計的方法

4.1 進行合理規劃、計算和驗證

在對建筑結構進行人防與抗震設計前，首先要對建筑物的整體設計思路進行科學規劃，并嚴格按照設計原理將建筑物進行分項、分層、分段、而且再將每一個設計小項進行逐一細化。通過建筑設計，要將整體的建筑結構空間在圖紙上清晰體現出來。建筑結構的人防設計與抗震設計不僅要準確反映建筑物的外部整體造型、大小、建筑物層數以及輪廓、內、外部結構等情況，更應該將建筑物的外部整體受力情況、內部構造以及實際的結構接縫組合等細節，通過荷載力學計算，經過科學論證。

4.2 采取“三水準、二階段”的設計方法

建筑結構中的人防設計與抗震設計盡管類型不同，但是二者從力學設計角度講，都屬于動荷載。人防荷載具有作用時間短、量值大而且不斷衰減的特點，因此在人防結構設計過程中首要考慮的設計問題就是如何有效抵抗空氣中的巨大沖擊波；而抗震設計時，在實際的設計過程中應該達到“小震不壞，中震可修，大震不倒”的設計目標。首先需要通過建筑結構的承載力驗算，進一步確定最大外力結構彈性下的地震作用效應；另外還要科學驗算大震下的結構彈塑性變形情況；通過抗震構造措施與概念設計，不斷滿足“三水準”的結構設計要求。至于人防結構設計時，首先應該采用等效靜荷載法對人防結構的受力結構進行內力分析，特別是在建筑結構的動力分析時，可將建筑結構的構件簡化為單自由度體系，此時等效靜荷載值可以通過動力系數乘以動荷載峰值獲得。但需要注意的是，當采用等效靜荷載對建筑結構進行受力分析時，為了進一步滿足建筑物的抗力要求，材料強度綜合調整系數應乘以結構材料參數。此外，對于建筑物的鋼筋混凝土梁、柱剪跨比以及柱軸壓比、柱剪壓比等參數的設計都需要控制在一定的設計范圍之內，表1是鋼筋混凝土通道頂板等效靜荷載標準設計參數值kN/m2。