高层建筑的人防工程结构设计策略探究

高层建筑的人防工程结构设计策略探究

张明玥

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西省西安市，710061

摘要：在我国高层建筑施工中人防工程结构设计是主要工作，我国人防工程具有工程量大、施工难度大的特点,高层建筑施工对人防工程结构设计有着一定的要求。为确保高层建筑的人防工程能够充分发挥作用,设计人员应对其结构进行合理设计。另外,设计人员还应根据高层建筑人防工程的特点及需求来明确结构设计要点,使人防工程结构设计符合实际要求,增强建筑结构的稳定性。本文分析了高层建筑人防工程结构设计情况,并提出了几项措施,旨在增强设计效果。

关键词：高层建筑；人防工程；结构设计；设计策略

引言

随着我国经济的快速发展，城市化进程不断加快，人民生活水平日益提高，人们对生活质量的要求也越来越高。在这个背景下，高层建筑数量不断增加，而人防工程是城市中不可或缺的组成部分，对于保障人民安全起到重要作用，设计人员在高层建筑的人防工程结构设计中要充分考虑设计要点，确保人防工程结构设计科学合理。本篇文章主要对高层建筑人防工程结构设计进行了介绍，分析高层建筑的人防工程结构设计的要求，对高层建筑的人防工程结构设计要点进行分析，探究高层建筑的人防工程结构设计优化策略，以供相关人员学习参考。

1高层建筑人防工程结构设计概述

人防工程是国家强制要求防护的建筑，在设计阶段需要根据国家人防规范对结构进行抗震计算和抗爆计算，同时要满足《人民防空工程设计规范》的规定。在设计中要充分考虑到地震作用、爆炸冲击波和核生化武器等因素对建筑物的影响，合理地布置建筑物，使其能与地震波形成较好的隔震效果。由于人防工程结构体系不同于一般的民用建筑结构，因此在人防工程设计中需要特别注意一些问题：1、在高层建筑中，为了保证结构整体性，要使人防工程与其他民用建筑相协调，不能采用不利布置方式。2、为了降低地震作用效应、减小建筑物整体刚度和减少柱截面等，高层建筑要尽量采用钢筋混凝土柱和钢结构柱。3、高层建筑与地下车库相对独立，地下室顶板为非承重结构，并且不能作为人防工程使用时不应考虑其抗浮问题。4、由于人防工程通常需要很大空间。因此在进行结构设计时要考虑到平战转换问题以及在战时疏散人员和物资时所需的出入口及其它开口部分的处理等。

2人防结构设计的特点及原则

2.1设计特点

相对于一般的地下室结构设计来说，人防地下室结构设计需要重点把握好平时与战时的荷载作用，特别是战时武器爆炸动荷载作用，这也是地下室人防结构设计区别于一般地下室结构设计的最大特点。通常而言，在具体的地下室人防结构设计实践中，其主要涵盖有主体结构、孔口防护等两方面设计内容，而由于人防地下室工程本身的特殊性，其相应结构设计也呈现自身显著特点。例如，考虑到核爆动荷载的影响，在针对人防地下室进行动力分析时，通常是借助等效静荷载法，把整体结构拆分成单个构件来加以计算；同时武器爆炸动荷载为偶然性荷载，这一特点也会对地下室人防结构各环节设计产生明显影响；另外，结合以往的设计实践经验，钢筋混凝土结构构件依据弹塑性工作阶段设计经济效益更高，结构设计当中仅要做好强度验算即可，无须再单独验算结构构件裂缝、变形。相关内容还有很多，其都是地下室人防结构设计在实践中的特点体现。

2.2设计原则

对于地下室人防结构设计而言，其所应当遵循的总体方针为：“长期准备、重点建设、平战结合”；在相应的设计原则上，其既需要以人防建设为根本前提，也需要兼顾结合城市建设与协调经济发展，在坚持以上总体方针与原则的基础之上，来落实地下室人防结构的具体设计。例如，在地下室人防结构设计中，人防地下室主体结构、出入口部等需要基于实际情况与要求确保各部位抗力协调，避免因局部问题影响到整体结构；其结构设计在达到抗力要求的同时，钢筋混凝土结构构件设计需要遵循“强柱弱梁”“强剪弱弯”原则；实际设计中，还要注意有效借助于大偏心受压构件、受弯构件的变形对核爆冲击波能量加以吸收，其目的在于避免脆性破坏，形成塑性破坏，借此来进一步保障结构整体承载力。

3高层建筑的人防工程结构设计要点分析

3.1基础设计

人防工程基础设计是高层建筑中重要的一个环节，因高层建筑的高度不同，基础的设计也各不相同。主要介绍高层建筑基础设计要点以及注意事项。第一，地基土选择及承载力计算高层建筑在进行设计时，选择合理的地基土是关键，设计人员应该从土的强度、承载力、稳定性以及抗变形能力等几个方面进行综合考虑。一般情况下，高层建筑地基土层选择砂性土、淤泥质土等地基持力层较低，承载力较低的土层。除此之外，设计人员还要考虑到地下水位是否处于稳定状态以及地下水对基坑开挖及施工时建筑物沉降是否有影响。第二，地下室底板厚度。在进行基础设计时要注意到地下室底板的厚度要求，一般来说，满足《人民防空地下室设计规范》中对钢筋混凝土结构构件承载力计算要求。由于人防工程结构要求很高，所以基础设计应保证强度和刚度，在进行基础设计时，应该根据建筑的荷载进行计算，同时需要考虑地基土的类别，根据不同类别进行计算。在进行基础设计时，应该从整体出发，同时要保证裂缝宽度和位移的要求，最终实现建筑物的稳定性和安全性。

3.2人防工程结构的功能区域设计要点

高层建筑人防工程主体部位设计包括清洁区、染毒区、非防护区、防护区等。其中,防护区包括抗爆区域和防护单元两个部分。在设计时,设计人员应根据各部位的防护系统来明确功能设计要点,使该部位的功能设计符合要求。设计人员还应在防护区和非防护区之间设置隔离带。普通人防工程设置的隔离带大多为利用钢筋混凝土建造的密封防护墙,设计人员应根据工程施工标准及实际情况来确定密封防护墙的厚度。设计人员只有对人防工程主体部位进行合理设计,才可以使工程更好地发挥作用。

3.3疏散口设计

人防工程作为承载特殊作用的土建工程，其为了实现疏散作用和避难作用，在现有研究资料支持下，疏散宽度等具有规范性要求。疏散宽度是结合人防工程中所能容纳掩蔽的人数计算得出的，疏散数值的差异会导致疏散口等也随之发生变化。在正常情况下，设置的出入口和疏散口等足够满足需求，但为了有效应对特殊情况，会在非人防区域修建一条封闭式走道，在非人防的出入口与人防区之间搭建一条通路，便于出现问题时从非人防区域协同进行疏散。另外，当前部分人防工程由于修建位置等多种因素影响，难以在附近非人防区域修建通道，基于此，一种以井道洞口、爬梯等为主的疏散通路设计方法得到应用，也就是利用地下各区域井道洞口和爬梯等进行转移，从而达到疏散目的。

结语

综上所述，高层建筑的人防工程结构设计对整个人防工程施工的顺利开展和促进防空防灾工作水平有着直接影响，在实际工作中应该采取有效措施对其进行优化和完善。在进行高层建筑设计时要考虑到人防要求和经济因素，一方面要满足住宅间距需求、使用面积要求等条件；另一方面还要考虑到人员防护功能要求和经济性，尽量做到人防、经济相结合。由于高层建筑结构受力复杂且有很大差异性，所以在进行结构设计时要考虑到经济因素以及使用功能需求等方面进行综合分析从而选择合适的设计形式。

参考文献：

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