建筑結構中的人防設計與抗震設計分析

周忠凌

（江西省井岡山應用科技學校，江西 吉安 343000）

0 引言

從建筑抗震角度分析，是對地震作用對于建筑產生的破壞情況進行分析，結合現行設計規范，對于建筑抗震能力進行計算，設置抗震構造，保證建筑使用安全。人防結構的設計是保證人們居住安全，因此二者設計最終目標相同。然而，人防設計、抗震設計內容方面還存在差異，需要設計者綜合考量，根據建筑設計要求，尋找抗震、人防設計的異同之處，合理運用設計策略，才能提高建筑設計質量。

1 建筑結構人防設計與抗震設計意義

建筑結構在設計過程中需要設計人員根據實際建設要求，對建筑的穩定性、安全性以及耐用性全方位考慮，合理設計，才能保證設計方案的科學性。抗震結構設計需要設計人員具備一定的專業能力，雖然二者存在著不同的設計理念，但是兩種設計要點融合應用于建筑設計中，可有效提高建筑設計質量，保證結構安全[1]。所以，為了提高建筑結構設計的有效性，需要設計人員高度關注建筑人防、抗震設計策略運用。

2 建筑結構人防設計與抗震設計原則

2.1 遵循強柱弱梁與強剪弱彎的設計原則

建筑結構的設計過程中，需要將人防設計和防震設計綜合考慮，以建筑結構穩定性和強度提升為目標，從整體設計出發，合理設計細節部分。為了加強建筑物的整體質量，在設計時應該遵循“強柱弱梁”和“強剪弱彎”等原則。具體而言，“強柱弱梁”指的是柱結構的強度高于梁結構，因為建筑梁結構受到破壞主要是構件被破壞，也是局部破壞，柱結構屬于豎向構件，如若受到破壞，就會影響建筑結構整體安全，甚至還會導致結構倒塌，故而在抗震設計方面，應該遵循建筑“強柱弱梁”的原則。“強剪弱彎”具體是指建筑構件抗剪性能要優于抗彎性能，且剪切破壞所屬脆性破壞，具有瞬時發生特點，彎曲破壞屬于延性破壞，事先有所征兆，所以設計過程中，需要最大限度控制剪切破壞，以免地震發生之時建筑結構被破壞[2]。

2.2 遵循建筑結構整體協調性與合作性

建筑結構設計過程，設計者應該遵循人防設計和抗震設計規范要求，對于整體的建筑結構進行科學分析，提高設計建設方案應用的可行性。保證設計參與數的選擇合理，能夠滿足建筑抗震和人防設計整體協調性要求。根據力學原理分析，需要對建筑物的重點結構進行合理設計，保證設計方案能夠和施工方案高效配合，控制建筑建設和使用階段發生危險的可能性，提高建筑的建設質量。通過結構設計，體現整體性與合作性，提高設計效益，推動我國當前的建筑行業快速發展。

3 建筑結構人防設計與抗震設計內容

建筑結構的人防設計需要設計師從整體規劃角度出發，結合工程的地質勘測結果，嚴格按照抗震、人防等設計規范參與設計過程，并且根據數據資料的信息收集，滿足人防設計、抗震設計要求，規避設計問題，提高設計效益。雖然現在是和平年代，但是也需要通過人防設計保證人民群眾的生命財產安全，體現出人防設計的重要作用[3]。人防設計主要是通過暗挖式以及開掘式兩種措施，設計地下車庫，內部存在給排水、人防門、通信和通風等設施。

合理性設計抗震結構能夠降低地震發生之時對于建筑造成的損傷，因此，設計人員需要高度重視。根據建筑所處區域的地震發生規律，確認建筑框架結構、抗震墻結構、筒體結構、板柱結構、砌體結構等，科學運用抗震構造，保證設計科學性，對于施工方案的制定提供指導[4]。

4 建筑結構人防設計與抗震設計措施

4.1 人防結構主體設計

人防主體結構主要包括板、墻以及其他可能遭受打擊的部位。在人防機構的設計中也會存在不同，而且頂板在受到攻擊時，會直接承受打擊的力量，因此應該加厚頂板，提高其對外力的抵抗能力。為了保證建筑結構安全，還需要應用致密性的材料進行建設。一般會采用防水混凝土進行地板建筑，而且很多為了實現人防工程的建筑穩定性，一般會采用柱和墻進行支撐。比如：某建筑為甲類6 級二等掩蔽工程，人防單元根據防護單元進行劃分，各單元在2000m2之內，單元需要設計主次入口分別1 處，注意主入口上方不可存在其他建筑，且次入口可利用核心筒樓梯完成。主次入口、風井以及擴散室分別選擇鋼混結構混凝土墻，厚度300mm，擴散室開門厚度500mm，防化室和機房等結構厚度200mm，人防樓梯的高度180mm，踏步寬度250mm，臨空墻厚度300mm。

4.2 抗震設計分析

建筑場地不同對于抗震設計的要求存在區別。一般情況下高層建筑對抗震要求較高，并且對建筑的基礎結構穩定性也有較高要求。而且在實際設計過程中，需要進行工程所在區域的地質信息展開評估，并分析周圍的建筑物和構筑物展開分析。對施工周圍環境進行考察，能夠找到科學的設計方案。

高層建筑設計過程，既要保證建筑結構的抗震效果，又要保證建筑結構具備隔振作用，以確保建筑整體設計抗震效果，降低地震對于建筑物造成的危害。可使用樁基、天然地基等，保證地基強度、剛度等，注意地基埋深控制，可增加埋深。從設計方案當中明確回填工程、夯實工程技術要求，以提高建筑基礎穩定性。上層結構可鑲嵌在基礎梁圈之內，使結構和基礎之間連接緊固。適當將建筑周圍結構質量降低，控制墻體質量，提高抗震能力[5]。

4.3 做好結構參數的選擇與計算

合理選擇建筑抗震設計參數，能夠提高設計質量。抗震體系需設置不同的抗震防線。具體而言，設計人員需要綜合考慮建筑設防烈度、基礎結構、場地特點、整體高度、材料使用和施工要求，綜合對比技術條件和經濟條件，合理選擇抗震結構。多個抗震防線的設計有助于建筑載重能力、結構穩定性和抗震能力的提升。第1道防線設計，主要目的是地震發生之時通過延性構件吸收地震能量。當第1 道防線屈服以后，第2 道防線和第3 道防線依次屈服，這類設計能夠提高建筑結構整體安全。注意建筑底層高度不可設計過大，需在4.5m 以內，否則極易導致結構失穩。因為底層高度增加的時候，建筑剛度會降低，重心提升，將框架柱的長細比增加。所以抗震防線設計，需要保證強度、剛度分配均勻，以免建筑結構出現薄弱區域，導致塑性變形或者集中應力過高。

4.4 建筑空間的結構布置

建筑結構設計需要按照規范要求，對于收進尺寸進行合理控制。如果建筑結構復雜，可將其劃分為規則的單元體型，對結構展開動力分析，針對發生剛度突變的結構，可采取構件加強措施。柔性層應該設置強韌性結構，以提高結構承受側向位移的能力。如果同層柱結構的高度不足，需要及時調整，避免柱結構承受過高應力。抗震墻應該連續設計，剛度超過50%。建筑空間結構能夠決定建筑形狀，簡單形狀建筑在受到地震影響的時候，受力分布有規律性。復雜結構中，凸形結構在剛度、強度發生突變的時候，不容易集中應力或者變形。凹形結構、帶有角的結構有可能產生抗震薄弱區。所以，如果建筑平面設計，凸出長度小于寬度時，應控制凸出長度小于同方向總長30%，建筑立面收進長度應該低于同方向長度25%。立面而形狀變化可能影響抗震構件發生變化，對于結構縱向高度也有影響，整體而言，樓層高度應該超過相鄰上層結構70%，3 層以內樓層連續剛度變化應在50%以內[6]。對建筑結構需設計整體規劃，可以采取分層設計方案，仔細劃分層次，對于外部結構有效調整，并且調整外部的設計結構，對整個建筑的合理布局，保證結構銜接合理，通過科學的數據分析輔助工程建設。通過荷載力學計算，能夠對建筑的受力情況以及內外部的建筑構造進行整合，提高設計質量。

4.5 提高延性設計構造

房屋建設中考慮人防設計，需要根據實際的建設情況展開有效設計。整個建筑結構需要保證提高延性設計，從而強化整個工程的人防結構要求。為了提高塑性結構的穩定性，可配置足夠的鋼箍，提高建筑整體抗壓強度，保證工程的質量問題。規范的人防設計，提高房屋建設的整體質量。

4.6 采取“三水準” “二階段”的設計方法

建筑結構設計需要遵從人防設計與防震設計要求，雖然要求的類型不同，但是在專業的角度，都為動荷載。可以提高在短時間內的有效的施工設計，加強對人防結構和防震結構設計要求的探究。人防荷載作用時間短，而且其中的量值比較大，需要通過不斷優化設計，加強人防結構中的相關的問題的和理解解決。抗震設計應該保證小震不壞，中震可以修繕，大震不倒的目標。所以需要考慮實際的設計方案，可以提高建筑能夠達到最大的在外力結構，通過抗震構造形成相應的措施，提高整體設計質量，滿足三水準的設計結構。人防設計時需要對整個建筑結構進行合理分析，可以將構件合理調整。并且通過對動力系數的荷載，進行內部的受力分析，選擇適合的設計方案，對靜荷載的系數與動荷載系數進行有效的計算，保證設計滿足建設要求。

4.7 人防設計與規劃要點

在社會經濟快速發展帶動下，城鎮化發展進程也不斷加快，城市人口也快速增加。城市也被逐漸劃分成了多種功能區，人口的分布并不廣泛，商業區、工業區和居住區之間存在的差異很大，再加上城市人口的流動性較大，隨著人們生活、上班，人口分布也會出現不同的流動，在晚上休息時，是居住區人口最為密集的時候，工業區、商業區在白天上班的時候的人口是最為密集的，這些都在一定程度上為城市人防建設工程設計增加了一定難度。在實際建設中，需要考慮的因素也更多。而規劃的主要目標也是為了確保在危險真正來臨的時候，各區域的人員可以在最短的時間內趕到防空洞，所以，防空洞的大小規模還需結合城市規模與人口數量的綜合分析來做出更科學、嚴格的規劃，也只有這樣才能夠保障地下空間可以得到科學利用，才能夠確保人防設計的積極作用得到有效發揮。為此，在設計規劃過程中，應對以下兩個方面作出充分考慮。

（1）結合城市戰略地位來合理規劃人防工程。我國雖然有很多城市，但是真正具有戰略意義的城市較少，且一般都分布在東南沿海等區域。在設計規劃中，一定要對人防設施的科學防護做出充分考慮，加強專業培訓，確保其人防工程在建設之前能夠做好充分準備工作，為施工質量、工程強度提供一定保障。

（2）重視人防建設、地下城市空間開發的協調發展。人防建設、地下城市空間開發之間存在的聯系是非常密切的，人防建設通常情況下都是地下、半地下的模式。但需要注意的是，城市發展中，對地下空間的需求也很大，也需要科學的開發利用地下空間，如，地鐵、地下商城等等。所以，在設計、規劃過程中，要結合具體情況，對兩者作出恰當調整，以此來達到合二為一的效果。比如，促進地下空間利用率的提升，在正常建設地下停車場的同時，還要重視與人防建設的巧妙結合，這樣在滿足停車場使用需求的同時，還可以大幅度的節省人防使用空間。另外，若能夠實現人防建設、地下城市空間開發的協調發展，也可以節省下來更多的資金，城市地下空間的利用率也能夠得到大幅度提升，且節省下來的資金也能夠為之后的城市創新發展、工程建設提供有力支持。為此，在建筑設計中，相關設計師要聯系實際情況，以更新的材料、更新的理念與方式來不斷優化人防設計、規劃，以此來從整體上提升人防建設水平，為我國建筑行業的健康、可持續發展，以及城市經濟發展水平的進一步提升提供有力支持。

5 結語

總而言之，建筑設計是工程施工非常重要的依據，保證整個工程能夠建設順利進行，需要對建筑的整體設計進行全面思考。建筑結構中一般人防設計和抗震設計在實際設計當中，需要對建筑結構進行科學的設計，注重建筑結構設計要點，提高設計人員質量意識，并且能通過對人防設計和抗震設計的有效研究，不斷提高建筑結構穩定性，讓兩項設計科學合理，積累更多設計經驗，為同類建筑的設計提供參考，促進建筑設行業發展。