高層建筑人防工程結構設計研究

【摘要】人防工程關系到戰時的人員、物資安全，所以要確保人防工程建設質量，這樣才能避免產生嚴重的人員傷亡。施工單位要加強施工技術創新，重視工程質量控制工作;施工人員要掌握施工技術要點，從而有效提升施工質量。本文探討了人防工程施工技術與質量控制，望為相關研究提供參考。

【關鍵詞】人防工程;建設質量;施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.01.041

引言：

為了在高層建筑人防工程建設中不斷滿足構造的標準和要求，應充分重視人防工程結構設計過程、構造措施，簡述了提升高層建筑人防工程結構設計施工技術的重要性，分析了現階段我國高層建筑人防工程平面布置中存在的問題，以提升我國高層建筑人防工程平面布置的可靠性、質量，并及時解決施工質量問題。

為了提升高層建筑的建設成效，充分發揮高層建筑的重要功能，須保障高層建筑人防工程的可靠性、施工質量。在工程的實際建設過程中，出現了較多高層建筑人防工程的施工問題。為了在新時代推進城市及其周邊地區的健康發展，須重視高層建筑人防工程的施工質量。建設單位在高層建筑人防工程的施工過程中，應重點監控人防工程結構設計的施工質量，全面提升高層建筑人防工程建設工程的社會效益、經濟效益。

1、當前高層建筑人防工程結構設計施工的重要性

高層建筑中的人防工程包括其他建筑構件中包含的重要防護功能。與普通地下室建筑相比，人防工程的施工可靠性更為明顯。與地下室不同，人防工程高層建筑的建筑材料具有高強度，可以提高人防工程建筑的強度和可靠性，人防工程技術設計應充分考慮地下室塑性結構設計的動力響應和工作狀態。人防工程和高層建筑技術建筑為不斷滿足結構標準和要求，現階段需要更加關注人防工程的結構設計流程和結構措施，工人應該采取更適當的措施，在設計和施工過程中進行投入。為了促進中國的城市化進程，高層人防工程的施工質量更為重要。人防工程是高層建筑的重要組成部分，是不斷提高城市化水平和住房安全的重要組成部分。這關系到居民生活的質量和可靠性，是城市整體面貌的重要體現。為了保證城市的安全發展，有必要加強人防工程高層建筑中平面的布局，以達到更好的防護效果。

2、人防地下室結構設計中存在的問題

2.1 結構選型科學性不足

人防地下室結構的實際選擇應基于保護需要，包括意外和日常條件的需要。有關人員還應充分考慮周圍環境的地質條件和水文條件，說明上部建筑結構的狀況，綜合各種因素考慮人防地下室結構的選擇。從實際工作中可以看出，由于諸多因素的影響，實際人防地下室的結構選型難以跟上實際需求，造成嚴重浪費地現象。設計的主要結構部件相對復雜，導致主要項目無法滿足意外情況和正常情況下的需求。

2.2 漏荷載和取值較小

在檢查荷載條件時，例如漏底板上方水池的自發荷載情況、設備室火災荷載和隔墻本身荷載，很容易出現問題，例如荷載取值較低。抗浮標準完成后，覆蓋表面的頂板應加厚，此時，覆土內應增加輕質材料設計數量，如硬質泡沫、混凝土砌塊等，不可統一用土開展覆蓋處理。基于外墻設計角度分析，工作人員還需要對上部建筑所產生的影響進行考慮，解釋在核武器影響下外墻承受的靜荷載取值，并根據不同情況做出最經濟的選擇。對于入口和出口處的人防通道底板和頂板荷載，可以明確實際結構構件等效荷載的標準值。同時，員工必須在不同條件情況的取值提高關注度，如果這不符合查找表格的要求，專業人員必須提供更詳細的證據，以確保根據板跨數據明確取值的差異性選擇。等效底板的靜載荷取值還需要考慮地質條件，并解釋樁應力的類型。除此之外，在使用PKPM依照按倒樓蓋法計算，實際底板水反力在應對突發情況時和平時狀態之間的輸入值應展示出差異性，PM之中輸入的水反力是恒載狀態下的標準值，在取值過程中，如果與人防荷載建立組合關系，軟件會將對應系數自動顯示出來，因此需要對相關系數進行綜合考慮，避免出現浪費情況。

3、高層建筑人防工程結構設計

3.1 柱網布置

3.1.1 主要存在的問題

地下人防柱網設置不合理，造成地下人防停車效率不高。

3.1.2 解決方案推薦

根據規范要求，小型車垂直停車位最小尺寸：短邊靠墻時≮2.4m ×5.3m;背對式停車時≮2.4m×5.1m;最小通車道尺寸5.5m。以每停車單元6輛車計算，一般的設計柱距可為大柱網：橫向7.8m×縱向（7.9+7.8）m，柱子截面按550mm×550mm計算。也可采用大小柱網相結合的布置方式：橫向7.8m×縱向（6.1+4.8）m，柱子截面可按400mm×600mm計算。每停車單元為4輛車時。可采用小柱網的布置方式：橫向5.4m×縱向（6.1+4.8）m，柱子截面為400mm×400mm。以上柱網布置為目前市面上最常見的三種形式。如何選擇，需要設計師根據實際情況做出判斷。

3.2 層高控制

要設計出合理的層高，必須充分理解層高的構成因素。普通地下室結構層高=2200mm（a車庫凈高）+400mm～1000mm（b結構梁高）+550mm～600mm（c設備管道安裝高度）+100mm～200mm（d 建筑填充面層）。其中 a.為規范要求的車庫最小凈高，是指建筑完成面到頂棚最低障礙物底面的垂直距離，是有人員活動的主要空間高度。b.為結構梁的高度，采用不同的結構形式會很大程度的影響層高。c.為設備管道安裝高度，一般情況下，地下室主風道凈高按400mm設計，加上150mm的噴淋頭安裝高度（規范要求寬度大于1.2m的風管下應設噴淋），預留50mm的安裝誤差余量。d.為建筑填充面層，是否設排水溝影響建筑面層的厚度。綜合以上數據可以得出地下人防結構層高為 3250mm～4000mm。合理的層高設計應該在滿足功能要求的前提下做到最經濟。

3.3 防化排風系統的設計

在戰時衛生間和防毒通道應統一設置人防排風裝置，由系統不能兼具平時的通風功能，甚至還會發生通風管設置的沖突問題，原因在于地下人防的層高不得當，一定程度上會影響戰前風管施工的順暢性或衛生間內的高度。以上是防化排風系統設計的常見問題，對人防工程具有一定影響，也會降低戰時的人防防御功能，在設計過程中，應引起工程設計人員的充分重視。

工程技術人員應按要求定期檢查地下防毒通道內部的實際換氣次數，巡查人防工程的冷凍機和各種通風排煙設施。避免設施過多占用機房面積，確保人防工程在戰時具有有效的疏散功能。控制防化通風系統的換氣次數一小時內不少于40次，其余類型的地下室換氣次數一小時50次。若防毒通道的面積過大，可適當提升通風量，以達到規范要求的換氣水平，保證防化排風系統的通風效果。

3.4 精確計算空氣指標

人防工程的設計工作需要設計人員和施工人員具備較高水平的專業素質，擁有專業的實務技能，并具備良好的計算能力。在人防工程的設計過程中，工程設計人員應具有通過計算完成工程設計數據的確認和對比能力，對空氣的溫度和濕度進行精準計算，根據數據分析結果優化防化通風設施的設計方案，提升設計設計的科學性和有效性。

3.5 人防工程防護設備質量檢測

人防工程中防護設備的質量檢測工作是人防工程工作中重要的步驟，首先要對防護設備生產的原材料按相關標準規范進行檢測，原材料的質量是防護設備性能的基本保障，其次通過儀器設備對人防防護設備的外形尺寸、配合尺寸等進行檢測。除此之外，人防工程防護設備還需對其使用性能進行檢測，當前可以利用的檢測儀器設備種類很多例如千分尺、游標卡尺、鋼直尺、鋼卷尺、塞尺、水平尺、平面度檢測儀、垂直度檢測儀、同軸度檢測裝置、磁力線墜、激光測距儀、超聲波探傷儀、磁粉探傷儀、涂層測厚儀、推拉力計、漆膜劃格器、密閉性能檢測裝置等。

4、地下汽車庫結合人防工程設計

在建筑設計中，一般有地下室的工程都會涉及人防工程。根據各地方的規定，基礎埋深大于3m的工程都要修建人防，即使基礎埋深小于3m，也要按照地上建筑面積的百分比配建一定面積的人防。一般的民用建筑設計單位對于人防工程設計會遇到很多困難，建筑師往往感覺無從下手或者無法驗證設計是否正確。建筑師感覺人防設計難以駕馭的原因主要包括人防的涉密性規定、地方性規定及平戰結合設計。人防設計的順序性一般是平時功能優于戰時功能，在平時功能已經設計好的圖紙上再進行戰時功能設計。人防主體是人防的圍護結構，就像一個堅固密閉的容器，戰爭時人們躲避進去，避免受到傷害，戰后能夠迅速恢復生產生活。人防主體包括底板、頂板、外墻（外圍護墻）、臨空墻等部位。人防內部劃分防護單元，每個防護單元的內部循環系統都是獨立運行的（送排風系統、上下水系統、供電系統）。有的地方規定人防上部建筑10層及以上或者上部也為人防主體時可不劃分防護單元，考慮到足夠的樓板遮擋能夠抵抗炸彈破壞。

人防出入口是人防設計的重點，每個防護單元必須不低于2個出入口：一個是室外主要出入口，滿足戰前、戰時、戰后使用;另一個是次要出入口，滿足戰前使用即可。它的位置具有特殊性，要求獨立設置排風系統。戰時的排風系統主要出入口設計需要考慮防倒塌篷架，優先采用與主體脫離的獨立式出入口，用地緊張時可采用附壁式出入口，但出入口投影范圍內上方不得有構筑物。出入口是防護的薄弱環節。

通風設計要能保障掩蔽人員在戰時正常呼吸。主要出口在戰時人員進入人防前應該消滅細菌等有害物質，所以主要出口處應該設置戰時洗消、防毒通道等。排風機房應該在主要出口處，向外排風。進風機房在次要出口處，次要出口戰前使用，把戰時，進風機房應設置在此處。水電設計滿足掩蔽人員在戰時的基本生活需求。人防主要出口確定后，與排風有關的房間設置與主要出口臨近，同時衛生間，水箱間也設置在該區域，方便使用。濾毒室的作用是人防進風濾毒用的，在其臨近區域設置防化值班室監控濾毒罐。

以上是人防設計的要點，對地上的影響主要是劃分防護單元，確定人防的主、次要出口。對地下人防的影響就是2個出入口和戰時進、排風機房，戰時水箱，旱廁等的設計。這些都確定后，人防設計的基本框架就完成了。

5、提高高層建筑人防工程結構設計技術水平的策略

5.1 強化人防工程結構構件的質量控制

施工團隊應加強人防工程結構構件的質量控制、材料標準，在人防工程結構設計過程中應嚴格把控各工程結構構件 的質量，充分落實人防工程結構構件的建造水準，提升高層建筑工程的質量。施工團隊在建設人防工程的過程中，應制 定嚴格的施工標準和規范，按照設計要求充分落實人防工程各結構構件的質量，優化工程的精準程度。

5.2 布置科學合理的平面結構構件

在高層建筑工程的地下人防工程結構施工中，工作人員須充分展現建筑平面的人防信息用結構方式，以滿足地下人防工程中平面結構布置的布置要求。為了實現更優質的防護效果，高層建筑人防工程結構設計的相關工作人員應當做好 區域劃分工作，合理、科學、客觀地規劃人防區域與非人防區域。

在實踐過程中，高層建筑人防工程的建設需要較大的荷載力，人防結構需要承受核彈爆炸等產生的沖擊力。進行構造設計的過程中，應科學布置平面結構構件，嚴格根據具體的防御系數，落實構件的標準、規定，包括工程結構設計的材料、構件的質量、構件的最小要求等，以充分發揮人防工程結構設計的功能，使用嚴格的設計和施工規范，提升人防工程自身的功能。高層建筑人防工程建設中，施工技術管理需要建立完善的工程平面布置方案，解決實際施工中存在的質量問題。在高層建筑的施工過程中，須充分落實前期的施工設計方案，保證高層建筑人防工程的施工質量。

5.3 重視構件設計和施工的質量要求和防護措施

為了滿足構件設計和施工的質量要求，相關工作人員須做好澆筑前技術準備工作，如清理工作、材料檢查、模板拼接、機械設備等。工作人員應在混凝土施工前做好清理工作，避免木板上出現過多的雜土、灰塵，且應做好模板拼接縫隙的檢查、修正工作，采取相應的技術措施，保證模板支撐和加固的效果。除此之外，鋼筋模板表層質量的檢查工作較為重要，若施工的機械設備、施工工具的性能出現問題，無法維持正常的使用狀態，將導致施工出現質量問題、安全事故，影響工程施工的效率。

高層建筑人防施工過程中，鋼筋工程施工較為重要，工程施工內容、工序環節較為復雜，涉及的內容較多，工作人員須從材料、人員、技術水準等方面，做好質量控制、現場管理。鋼筋工作是人防工程的重要施工環節，需要選擇合理的材料堆放場地，避免材料亂堆亂放，維持施工現場管理的條理性，并根據材料的特性進行分類擺放。

工作人員須重視施工的質量要求、防護措施，落實保護層的混凝土建造規格制度，并嚴格把控施工設計的實際情況、需求。施工團隊須在人防工程建造構件過程中，充分落實防護措施。人防工程結構構件構建中，配筋工作、防護措施是工程結構設計中的重要環節，關系到人防工程的防護功能、建設質量。

結束語：

綜上所述，在當今城市現代化發展的進程中，必須重點關注高層建筑的人防工程建設。為了在高層建筑人防工程建設中，不斷滿足構造的標準和要求，現階段須更重視人防工程結構設計的過程、構造措施，綜合考慮人防工程鋼筋結構特點，選擇科學合理的連接方式，并根據具體的防御系數，落實構件的標準和規定，充分發揮人防工程結構設計的功能，使用嚴格的設計和施工規范，提升人防工程自身的功能。

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作者簡介：

郜靜，男，1983年02月18日出生，山東省菏澤市，本科，工程師，質量監督。