人防地下建筑物抗震性能設(shè)計(jì)探討

文/周慧 廣西人防工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司 廣西南寧 530000

1、地下室人防建筑設(shè)計(jì)的特點(diǎn)

人防地下室的設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：①由于人防地下室的特殊作用，在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮戰(zhàn)爭(zhēng)的用途，應(yīng)該考慮核武器或者普通武器爆炸等產(chǎn)生的荷載。一般來說爆炸產(chǎn)生的荷載的作用時(shí)間很短，往往都是一瞬間的事情，但是瞬間產(chǎn)生的荷載力卻很大，荷載力隨著時(shí)間的推移逐漸衰減。因此人防地下室相關(guān)構(gòu)件會(huì)受到爆炸等產(chǎn)生荷載的直接作用，而埋藏在土中的構(gòu)建物則將間接的承受土層傳遞力帶來的沖擊波影響。②在進(jìn)行人防地下室設(shè)計(jì)的時(shí)候需要充分的考慮平戰(zhàn)和戰(zhàn)時(shí)情況。

在設(shè)計(jì)人防地下室各個(gè)構(gòu)件時(shí)，不僅要滿足戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)防爆的需要和保護(hù)要求，還要保證在和平時(shí)期的強(qiáng)度、舒適度和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮最不利的情形，對(duì)于和平時(shí)期和戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期結(jié)合的地下室設(shè)計(jì)時(shí)，要同時(shí)滿足平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)的使用要求，如果無法同時(shí)滿足就考慮采取平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施，能夠保證戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期能夠迅速的完成地下室功能的轉(zhuǎn)換。③地下室人防設(shè)計(jì)時(shí)可以適當(dāng)?shù)奶岣卟牧系膹?qiáng)度值。建筑材料的特性是加載速率越快，材料的強(qiáng)度值越高。如果在戰(zhàn)時(shí)武器爆炸對(duì)建筑構(gòu)件作用時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力是瞬間的作用，這與標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)靜載實(shí)驗(yàn)比較的話要快很多，材料力學(xué)表現(xiàn)的是強(qiáng)度的提高。人防結(jié)構(gòu)失效的概率在5%到8%之間。武器爆炸的荷載作用時(shí)，地基的承載力會(huì)有所提高，其安全系數(shù)可以取一個(gè)相對(duì)低值，因?yàn)樗矔r(shí)的荷載一般不會(huì)造成地基失效從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞，因此設(shè)計(jì)地下室人防時(shí)可以不測(cè)算爆炸荷載作用下的地基承載力和變形情況。

2、地下室人防建筑抗震設(shè)計(jì)的意義

抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中注重整個(gè)建筑的抗震性能和穩(wěn)定性，提高抵抗自然災(zāi)害和人為災(zāi)害的能力，以保證建筑物的壽命。具有足夠的耐久性和可靠性，與人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有一定的相似性。一方面，建筑工程的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。另一方面，為了安全和舒適，必須滿足用戶的要求。現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)需要綜合考慮影響因素，以保證建筑設(shè)計(jì)的合理性和實(shí)用性。

3、人防地下建筑物抗震性能設(shè)計(jì)

中國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家，在三個(gè)板塊交接處，三大板塊的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)引起的構(gòu)造地震。隨著中國(guó)城市化的快速發(fā)展，人口壓力、交通、土地利用與生態(tài)環(huán)境。在中國(guó)的地下空間開發(fā)規(guī)模迅速增加，而地下空間的開發(fā)和利用已成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

人防地下建筑地震動(dòng)普遍具有的如下特性：

第一是地下建筑的響應(yīng)與地面結(jié)構(gòu)有很大的不同。地震結(jié)構(gòu)的振動(dòng)變形將受到周圍土體的約束，動(dòng)態(tài)響應(yīng)沒有表現(xiàn)出自震特性。地下建筑物的地震不會(huì)影響周圍的地震。地下建筑物的振動(dòng)形式主要受入射地震波方向的影響，對(duì)于地下建筑，即使地震的方向沒有太大的變化。地震形式的變化也與入射方向不一致。地下建筑各點(diǎn)的變形和應(yīng)力也可能發(fā)生很大的變化，這種關(guān)系會(huì)影響地下建筑的動(dòng)力響應(yīng)，但影響程度不同，最重要的因素是地基的運(yùn)動(dòng)特性。

二是震害部位，地下建筑物的破壞部位一般情況下是發(fā)生在地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的交界處，其在這個(gè)地方的穩(wěn)定性不好，很容易受到地震的影響。例如，地下隧道的進(jìn)出口、隧道的拐角、兩個(gè)洞的交叉口或水平和平動(dòng)與豎井的相交部位。

第三，就目前的情況來看，地震災(zāi)害會(huì)受到很多因素的影響，包括地形、土質(zhì)、斷面形狀和大小、震源位置、結(jié)構(gòu)或襯砌尺寸和材料等。

對(duì)此需要優(yōu)化設(shè)計(jì)：首先是地下建筑的選址問題，這是地下建筑施工過程中極為關(guān)鍵的問題。因此，選址要慎重、科學(xué)、合理的。選址原則是地下建筑物必須建在穩(wěn)定的巖層和良好的地基條件下，避免山坡上的斷層、斜坡和不穩(wěn)定的部分。避免選擇當(dāng)?shù)氐鼗鶙l件發(fā)生較大變化的場(chǎng)地；二是在施工過程中，必須選擇最深的進(jìn)路。隧道施工時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)隧道的進(jìn)出口，確保兩孔的交叉口接近直角，因?yàn)橹苯鞘亲畎踩⒆罘€(wěn)定的。當(dāng)三個(gè)隧道需要相交時(shí)，必須避免在同一位置相交的三個(gè)孔，還要注意三個(gè)孔的交點(diǎn)之間的距離。這個(gè)距離不應(yīng)該太近。四抗震承載能力方面也需要重視。三根據(jù)地下結(jié)構(gòu)的震害分析，從以下幾方面提高地下結(jié)構(gòu)的抗震承載力是可行的：（1）在均勻、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上建造地下建筑結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)離斷層，避免過多的破壞。在邊坡附近和不穩(wěn)定地段，盡量避免飽和砂土地基。（2）在地下建筑結(jié)構(gòu)施工中，在相同條件下，盡可能地選擇埋深的線路。遠(yuǎn)離風(fēng)化巖帶。（3）在施工條件下，框架式地下建筑的施工盡量采用開挖施工的方法。（4）在地下結(jié)構(gòu)中的柱、梁、屋蓋節(jié)點(diǎn)。應(yīng)盡量使用柔性接頭，避免使用剛性接頭。四建筑物抗震設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化，是需要在考慮一般標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)嚴(yán)格按照抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，增加抗震設(shè)計(jì)的具體標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)規(guī)定和結(jié)構(gòu)體系的確定對(duì)提高建筑抗震性能具有重要意義。因此，有必要對(duì)設(shè)計(jì)一開始給予高度的重視。通常，建筑物按其重要性進(jìn)行分類，然后對(duì)各種建筑物的安全標(biāo)準(zhǔn)以及建筑材料的選擇做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)體系的確定是抗震設(shè)計(jì)的核心，需要進(jìn)一步加強(qiáng)控制。

總之，地下空間開發(fā)規(guī)模非常大，人防工程建設(shè)項(xiàng)目越來越多，由于地震的不規(guī)則形，使得人防地下抗震要求越來越高，因此進(jìn)一步加強(qiáng)人防地下工程抗震性能的相關(guān)探討非常重要需要引起我們的重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]盛承財(cái).關(guān)于人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的問題研究[J].科技與創(chuàng)新，2016(11)：107+109.

[2]黃端陽.關(guān)于人防地下室的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析[J].建材與裝飾，2016(17)：110-111.

[3]王芳.人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].建筑知識(shí)，2015，35(12)：16.

[4]楊德躍．新形勢(shì)下人防地下工程的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及思考[J].低碳世界，2017，(03)：173-174．

[5]李曉良．關(guān)于人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題[J].浙江建筑，2009，15(10)09：19-22．