地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點分析

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摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，在城市建設(shè)中越來越多的融入了人防建設(shè)。工程建設(shè)中地下人防結(jié)構(gòu)設(shè)計是常見的問題，人防工程有其自身的特點，包含內(nèi)力分析、確定荷載及結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面。作為建筑的一部分，地下人防工程是重要的組成，其用途也越來越廣泛，因此，在地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，對設(shè)計的特點也越來越重要，已經(jīng)成為現(xiàn)代建筑行業(yè)研究的一個重點問題。

關(guān)鍵詞：人防工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計；特點分析

人防，即人民防空，指的是根據(jù)國防需要，對群眾進(jìn)行組織和動員，采取必要的防護(hù)措施，防范空襲導(dǎo)致的危害。人防是為了戰(zhàn)爭發(fā)生時，人民群眾的掩蔽、救護(hù)與指揮需要，保障戰(zhàn)略物資的安全，從而建設(shè)的地下防護(hù)建筑。與地面建筑相結(jié)合，防空地下室在建造時，其目的就是為了在戰(zhàn)爭發(fā)生時對人民防空所用，防護(hù)功能較強(qiáng)，作為地下人防的重要組成，也是人防工程的重要環(huán)節(jié)。

1、地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

對于地下人防工程來說，在建設(shè)時，結(jié)構(gòu)設(shè)計對于工程的防護(hù)能力有直接的影響，因此必須要遵循一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：首先，為了有效的簡化人防工程的荷載作用，可以利用等效靜載方法，通常拆分成單個構(gòu)建進(jìn)行荷載計算。其次，對控制的有效條件進(jìn)行利用，平戰(zhàn)結(jié)合，通常在五級或六級人防結(jié)構(gòu)中，頂板設(shè)計一般根據(jù)戰(zhàn)爭時的需求來控制，而側(cè)墻與底板則根據(jù)實際情況按照人防結(jié)構(gòu)的形式來確定，如果戰(zhàn)時的防護(hù)要求和平常的使用要求存在較大差異，則根據(jù)平戰(zhàn)功能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。第三，強(qiáng)度檢測方法，由于人防處于荷載作用下，一般用允許的延性對結(jié)構(gòu)構(gòu)建的變形極限進(jìn)行控制，因此在結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不需要再單獨計算結(jié)構(gòu)構(gòu)建的裂縫或變形；第四，對各個部件抗力的協(xié)調(diào)性進(jìn)行觀察，防止因為設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的差異，造成結(jié)構(gòu)局部出現(xiàn)破壞，導(dǎo)致整個人防建筑失去應(yīng)有的作用。第五，在人防工程中，對于柱與墻承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計，要與地面建筑成長結(jié)構(gòu)盡量相互對應(yīng)，保證地面建筑荷載通過人防結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)移到地基上；第六，注意構(gòu)造要求，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計和一般建筑設(shè)計的要求是不同的，人防結(jié)構(gòu)要求更為嚴(yán)格，應(yīng)該充分的保證結(jié)構(gòu)延性，強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)剪弱彎。

2、地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

2.1平戰(zhàn)結(jié)合，保證建筑的使用功能

在地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計上，平戰(zhàn)結(jié)合是一個重要的特點，因此對于人防工程荷載設(shè)計方面，要滿足平常的使用需求，主荷載為靜荷載，在此基礎(chǔ)上，滿足戰(zhàn)爭發(fā)生是，主荷載為爆炸產(chǎn)生的沖擊波的動荷載。因此，在人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，就要將正常生活使用功能和戰(zhàn)時的使用功能相結(jié)合進(jìn)行考慮。

2.2按照彈性工作階段設(shè)計鋼筋混凝土的組成

建筑構(gòu)件如果處于塑性階段，其吸收的能量要比處于彈性工作階段吸收的能量多，所以要充分的發(fā)揮材料的作用。在人防工程設(shè)計中，應(yīng)該將動荷載等效為靜荷載進(jìn)行分析，與之相適應(yīng)的是按照靜載試驗來取得人防工程中結(jié)構(gòu)材料所承載的能力里，人防工程設(shè)計時，材料強(qiáng)度的應(yīng)用需要將材料置于動載條件下提高強(qiáng)度的一些因素進(jìn)行考慮。因此，在人防工程設(shè)計中，要根據(jù)能使動荷載強(qiáng)度增強(qiáng)的系數(shù)進(jìn)行調(diào)整來滿足強(qiáng)度的需求，用于結(jié)構(gòu)設(shè)計中，這是人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個主要特點。

3、等效靜荷載設(shè)計

在人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中，結(jié)構(gòu)構(gòu)件界面設(shè)計與結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算方法是人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的核心問題。從設(shè)計程序來看，可以劃分為三個層次，即結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)力分析、截面設(shè)計。其中關(guān)于內(nèi)力分析，不管是人防工程還是普通建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計上，差別不大，截面設(shè)計上和普通建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法基本相同。在對人防結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時，首先應(yīng)該考慮由建設(shè)單位設(shè)計委托書中所確定的抗力等級，以此來確定工程側(cè)很難過防護(hù)的實際要求。對防護(hù)等級確定之后，就可以根據(jù)相關(guān)規(guī)范對何種荷載的數(shù)值進(jìn)行確定。

人防工程平常都是以靜荷載為主荷載，在戰(zhàn)爭發(fā)生時，主荷載轉(zhuǎn)變?yōu)閯雍奢d，即沖擊荷載。如何選擇荷載，在結(jié)構(gòu)上如何體現(xiàn)出荷載，這是人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計面臨的問題。對這個問題進(jìn)行解決時，首先應(yīng)該明確，如何將爆炸所產(chǎn)生的動荷載轉(zhuǎn)變?yōu)榈刃ъo荷載，然后根據(jù)荷載的組合狀態(tài)，按照靜力結(jié)構(gòu)力學(xué)方法對結(jié)構(gòu)的背離進(jìn)行計算。通過整體的結(jié)構(gòu)分析，再具體到每一個構(gòu)件，這樣荷載的問題就能得到解決。但是人防工程內(nèi)力分析，是將結(jié)構(gòu)劃分為多個單一的構(gòu)件，根據(jù)不同的防護(hù)要求對每一個構(gòu)件的防護(hù)等級進(jìn)行確定，然后計算出等效靜荷載，不需要向其它構(gòu)件來傳遞荷載。

一般情況下，等效靜載法對于單個構(gòu)件在原則上是適應(yīng)的，而由頂板、外墻、柱、梁等構(gòu)件組成的人防工程結(jié)構(gòu)體系比較復(fù)雜，在設(shè)計時如果采用等效靜載法，就需要將結(jié)構(gòu)劃分為多個獨立的構(gòu)件，再求出各自的等效靜載，從而使復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡單化，組成結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)構(gòu)件，再根據(jù)靜力載荷作用，計算結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。

4、人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件荷載設(shè)計

在發(fā)生爆炸后，地下人防結(jié)構(gòu)的頂板受到上部建筑的動荷載影響較大，因此，要上部建筑與地下人防結(jié)構(gòu)的相互作用以及爆炸所產(chǎn)生的沖擊波兩個方面來分析。如果沖擊波沿著迎波墻上的窗戶進(jìn)入室內(nèi)，沖擊峰值就會下降，通過室內(nèi)各個障礙物的反射后，又會形成新超壓波形，對地面建筑產(chǎn)生較大的影響，會造成地面建筑失穩(wěn)、變形甚至坍塌。所以對上部建筑自重的明確計算，就可以知道人防工程等效靜荷載中，頂板怎樣受上部建筑的作用。在發(fā)生威力較大的爆炸時，如核爆，必然會導(dǎo)致上部建筑倒塌，而倒塌的的部分壓在地下人防工程的頂板之上，因為建筑受到拋擲，因此對上部建筑的自重取半或者不予考慮。

在進(jìn)行界面設(shè)計時，要嚴(yán)格的區(qū)分?jǐn)U散室墻、樓梯口及臨空墻各種構(gòu)件動荷載的作用。在臨空墻一側(cè)，受到的沖擊波荷載作用后，另一側(cè)不會受到影響。而防護(hù)門以外或者擴(kuò)散室外的臨空墻或通道，外側(cè)受到的沖擊波產(chǎn)生的荷載非常大。因此在對配筋進(jìn)行計算時，可以針對構(gòu)件的正面或反面不同時受到的荷載來區(qū)分對待。

對人防工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要與建筑的功能要求相結(jié)合，合理的布置結(jié)構(gòu)，并建立計算模型，將結(jié)構(gòu)構(gòu)件與建筑構(gòu)件有效的結(jié)合在一起，對設(shè)計參數(shù)合理的進(jìn)行選擇，保證結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)性與經(jīng)濟(jì)性。頂板、底板及側(cè)墻是人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計的重點，也是基本構(gòu)件，從其功能與經(jīng)濟(jì)性角度來分析，這幾個部位也是重點所在。在對各種管道設(shè)計師，如進(jìn)入口、通風(fēng)口等，設(shè)計人員要特別注意，這些構(gòu)件盡管不是重點，但卻是最容易出現(xiàn)問題的地方，設(shè)計時，要確保臨空墻結(jié)構(gòu)與臨空樓梯的承載能力，保證防護(hù)門的牢固。對于各個階段來說，設(shè)計都應(yīng)該全面，要明確設(shè)計的要求，保證人防工程的防護(hù)水平和質(zhì)量。

結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人防工程已經(jīng)發(fā)生了巨大的改變，由傳統(tǒng)的地道形式轉(zhuǎn)變?yōu)槊烙^、堅固的建筑形式。地下人防工程是對空間的合理利用，在解決新舊建筑的功能與結(jié)合問題上也有所突破，開辟出新的空間，與現(xiàn)代城市建設(shè)的理念相符，體現(xiàn)出人文關(guān)懷的理念。本文主要根據(jù)筆者多年的經(jīng)驗，對地下人防工程的特點進(jìn)行分析，以期能夠?qū)ο嚓P(guān)工作者提供借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜澤鵬.淺談人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011（21）.

[2]陳睿，吳家雋.地下人防工程結(jié)構(gòu)內(nèi)力計算的特點[J].黑龍江科技信息，2009（19）.

[3]汪媛，陳立華.人防地下工程的設(shè)計要點及思考[J].工程與建設(shè)，2010（1）.

[4]唐風(fēng)雷.人防工程平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計的體會[J].黑龍江科技信息，2011（32）.

[5]張欣.淺談人防工程防護(hù)措施與結(jié)構(gòu)設(shè)計特點[J].價值工程，2011（6）.

[6]李國亮.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的一些經(jīng)驗探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2012（14）.