基于高層建筑的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

徐磊

摘要：隨著建筑水平不斷的提升，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計造高層人防工程中有了明顯的突破，其中可以保證發(fā)生戰(zhàn)爭、地震時人們的安全性，建筑上層不會出現(xiàn)坍塌事件的發(fā)生。本文就針對人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理進行概述，同時對人防工程的基礎(chǔ)設(shè)計、頂板設(shè)計及工程構(gòu)造設(shè)計進行分析，在提升工程安全性的同時，對結(jié)構(gòu)的設(shè)計進行不斷的優(yōu)化，降低工程建筑成本，保證將人防工程的作用發(fā)揮到極致。以下就針對以上這些方面，對高程建筑人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中的問題和相關(guān)關(guān)系進行分析。

關(guān)鍵詞：高層建筑;人防工程;結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

人防工程的含義是人民防空工程，在我國的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計當(dāng)中主要將人防工程與建筑本身相結(jié)合，對于高層建筑而言其主要設(shè)計呈現(xiàn)方式為地下室，而地下室的設(shè)計是高層建筑在進行建筑設(shè)計時本身就需要考慮的事情，其設(shè)計的目的不僅僅是為了防空工程的需要，在平常還可以為人們的正常生活提供必要的作用。而其作為一種人防工事必須要對其建筑的穩(wěn)定性進行分析，在我國的很多高層建筑的地下室當(dāng)中，在正常時期都作為儲藏室或者低下車庫來進行使用，而到了戰(zhàn)時這些地方就會變成堅固的防空工事，保障人們的生命安全。所以高層建筑的地下室在建筑設(shè)計時不僅要考慮其使用性能還要對其堅固性能進行分析，首先人防工程其承受的負(fù)載范圍除了要承受高層建筑的壓力之外還需要對在戰(zhàn)時可能發(fā)生的各種爆炸承受能力進行考慮，比如說在核彈爆炸時所承受的沖擊負(fù)載，而人防工程則需要對這種沖擊負(fù)載進行直接承受，所以對于其承受力一定要有著精確的計算。

這種承載力的設(shè)計在平常時期不可能對其進行結(jié)構(gòu)方面的實際試驗所以在一般的高層建筑的人防工事設(shè)計當(dāng)中一般以等效靜載法的方式對其進行驗算，比如對于核彈爆炸時的結(jié)構(gòu)承受力的計算，這種爆炸力所造成的承受力大但是其作用時間比較短，所以對于地基的承載力以及并行與裂縫等一些情況可以不作驗算。雖然在戰(zhàn)時對于其荷載力的要求往往比較高，但是在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時也不需要與戰(zhàn)時可能承受的所有荷載力進行硬性的需求，而是與平常情況進行對于，將戰(zhàn)時可能發(fā)生的最大承受力進行實驗。而對于不同樓層的高層建筑其人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計有著不同的設(shè)計原理，對于樓層較多的建筑而言，其樓層的本身負(fù)載;力也要計算在內(nèi)，而對于平時與戰(zhàn)時的受力情況進行雙重的分析，取其最大值作為受力依據(jù)。

2、高層建筑人防結(jié)構(gòu)工程的設(shè)計探討

2.1 高層建筑人防工程的基礎(chǔ)設(shè)計

在人防工程設(shè)計中其基礎(chǔ)設(shè)計環(huán)節(jié)類似于普通建筑設(shè)計，在設(shè)計過程中都需要將經(jīng)濟合理性、實用性以及耐久性考慮其中，從而選取最優(yōu)化的設(shè)計方案。人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計需要充分考慮戰(zhàn)時核武器爆炸所產(chǎn)生的荷載作用，以便于設(shè)計結(jié)構(gòu)承載力，保證其結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性和安全。核爆炸所產(chǎn)生荷載作用力時間較短，因此人防結(jié)構(gòu)的地基承載力或者是變形、裂縫等問題可以不進行驗算，另外人防等效靜荷載作用力卻非常大，但是在一定程度上不需要將其作為設(shè)計的控制條件，在設(shè)計過程中需要將其與和平時期下的情況進行對比研究，從而選取其中不利的狀態(tài)作為人防設(shè)計的主要依據(jù)，在和平時期對于人防工程驗算時需要考慮將恒荷和活荷與荷載分項系數(shù)相乘，而在戰(zhàn)時驗算過程中還需要考慮當(dāng)核武器爆炸式所產(chǎn)生的恒荷和等效靜荷載，并且不用將活荷以及恒荷與荷載分項系數(shù)相乘兩者考慮其中。在高層建筑中由于主樓的層數(shù)較多，因此其恒荷和活荷的層數(shù)也相對較多，經(jīng)過比較研究，其往往受到和平時期受力狀態(tài)的控制，在主樓的基礎(chǔ)計算過程中可以按照無人防情況進行計算，但是在其結(jié)構(gòu)構(gòu)造的設(shè)計過程中需要按照人防設(shè)計的要求進行構(gòu)造設(shè)計，經(jīng)過相應(yīng)的分析研究之后其基礎(chǔ)設(shè)計需要設(shè)計成為筏板結(jié)構(gòu)，從而能夠滿足各個不同方面的設(shè)計要求。

在主樓周圍的裙房結(jié)構(gòu)部分中，其層數(shù)較少，因此荷載較小，如果裙房和主樓一樣采取筏板設(shè)計則不符合經(jīng)濟效益的原則，因此在裙房的結(jié)構(gòu)中采取獨立基礎(chǔ)設(shè)計，但是裙房的地下結(jié)構(gòu)中需要滿足其防水要求，而獨立基礎(chǔ)設(shè)計不具備防水特征，因此需要在獨立基礎(chǔ)中添加防水板的設(shè)計，這種設(shè)計方法不僅能夠滿足地下結(jié)構(gòu)對于防水的要求，同時能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟效益。人防地下室結(jié)構(gòu)類似于普通地下室，當(dāng)土壤不和主流地下室的四周結(jié)構(gòu)進行直接連接時，需要考慮主樓結(jié)構(gòu)是否具有可靠側(cè)限，其關(guān)系著高層建筑主樓結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的問題。案例中主樓四周的地下車庫具有良好的剛度特點，在地下車庫的頂板位置采用覆土結(jié)構(gòu)使其能夠起到側(cè)限作用，而且地下車庫的頂板標(biāo)高位于主樓負(fù)一層的曾建，其并不利于主樓傾覆力的傳遞，因此需要在頂板結(jié)構(gòu)與主樓地下室的外墻之間進行相應(yīng)的結(jié)構(gòu)加強措施。

而對于主樓地基承載力的深度問題而言，當(dāng)主樓地下層四周建設(shè)有群芳地下室時，如果其基礎(chǔ)設(shè)計使用筏形基礎(chǔ)，同時在筏形基礎(chǔ)之上的負(fù)載重量和挖出土體的重量相同時，則主樓地基承載力可以按照室外地坪到主樓地基之間的距離進行深度修正。上述案例中的工程裙房結(jié)構(gòu)采取的是獨立基礎(chǔ)，因此其修正深度需要按照主樓地基與裙房地下室之間的距離進行計算。

2.2 頂板設(shè)計研究

高層建筑中的人防工程多建在地下，所以其上部的結(jié)構(gòu)一定要具有一定的安全性和穩(wěn)固性，這樣才能承托起整個高層建筑。一個高層建筑最重要的建筑就是地基建設(shè)，一旦地基建設(shè)做不好，很可能造成高層的穩(wěn)固性受到影響，嚴(yán)重情況下可能會致使樓層坍塌，危害人民群眾的生命安全。可見頂板設(shè)計對高層建筑的穩(wěn)固性有很大的影響。在設(shè)計地下人防的上部結(jié)構(gòu)時，其型式選擇一定要合適且匹配。對于本項工程來說，地面不用設(shè)計人防結(jié)構(gòu)，只要選擇好構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸及合理荷載即可。

2.3 人防工程構(gòu)造設(shè)計研究

和普通的建筑工程相比，人防工程承受的動力荷載很大，設(shè)計時，必須考慮使用的材料，設(shè)計的抗?jié)B等級，合理調(diào)整結(jié)構(gòu)構(gòu)件的厚度，這些指標(biāo)都要比普通工程高。首先，人防受力構(gòu)件截面尺寸必須比平時狀態(tài)的大，其最小配筋率也大，采用的構(gòu)建截面尺寸過小，及其容易產(chǎn)生超筋現(xiàn)象，因此必須控制好各構(gòu)件截面，使其在滿足最小配筋率的情況下，又能達(dá)到平時地下室對層高，柱距、經(jīng)濟性等的要求。其次，在人防結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于墻體結(jié)構(gòu)、板等結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸較大，都采用雙層雙向鋼筋，并設(shè)置能拉住最外層受力鋼筋的梅花形拉結(jié)筋，使得雙層鋼筋的砼板延性更好，可以提高人防工程的整體穩(wěn)定性。最后，在人防防護單元內(nèi)，不宜設(shè)置沉降縫和伸縮縫，因為從當(dāng)前的人防施工技術(shù)、人防施工材料分析，在沉降縫、伸縮縫中應(yīng)用還有很多不足，在設(shè)計伸縮縫和沉降縫時就存在很多不足，導(dǎo)致防護單元質(zhì)量不到位，不設(shè)置這樣就避免了沖擊波過大，導(dǎo)致建筑安全系數(shù)降低的問題。

3、結(jié)束語

目前，在高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程中，地下人防工程已經(jīng)得到了人們的廣泛使用，它不僅提 高了高層建筑結(jié)構(gòu)空間的利用率，還保證了人們的生命財產(chǎn)安全，因此受到了廣大人民群眾的關(guān)注。但是，在我國高層建筑人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，由于施工管理技術(shù)不到位，導(dǎo)致在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的時候出現(xiàn)了一定的問題，這就給人們的生命財產(chǎn)安全到來了一定的安全隱患，所以在工程施工前對其工程結(jié)構(gòu)進行準(zhǔn)確的技術(shù)，再通過的合理施工技術(shù)，對其進行施工，從而有效的保障人防工程的質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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（作者身份證號碼：230623199109071031）