簡(jiǎn)析高層建筑人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王 冬

天津市頤和城市建筑設(shè)計(jì)有限公司銀川分公司

簡(jiǎn)析高層建筑人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特征及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王 冬

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人防工程作為我國(guó)建筑工程中的重要組成部分，其不僅滿足了人們正常生活的需求，還有效保護(hù)了人們生命財(cái)產(chǎn)安全。使得人們對(duì)人防防護(hù)工程建設(shè)要求也越來(lái)越高，所以要堅(jiān)持平戰(zhàn)結(jié)合的方針，全方位提高人防防護(hù)工程建設(shè)的防護(hù)體系。因此在當(dāng)前建筑工程建設(shè)過(guò)程中，必須加強(qiáng)人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本文概述了高層建筑人防防護(hù)工程，簡(jiǎn)述了高層建筑人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特征，對(duì)高層建筑人防防護(hù)工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

高層建筑；人防防護(hù)工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；特征；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一、高層建筑人防防護(hù)工程的概述

人防防護(hù)工程作為高層住宅建筑的配套設(shè)施，目前高層建筑中的人防防護(hù)工程主要附建式人防工程，基于其施工工藝比較簡(jiǎn)便，成本消耗較低，而且可以有效的節(jié)約土地資源，所以受到了人們的青睞，成為當(dāng)前人防防護(hù)工程建設(shè)的主體。附建式人防防護(hù)工程主要是以建筑物的結(jié)構(gòu)為主，在高層建筑中本身就需要設(shè)置一定的地下空間結(jié)構(gòu)，在平時(shí)的使用過(guò)程中人們就將人防防護(hù)工程可以當(dāng)作車庫(kù)、地下儲(chǔ)藏室或者地下商業(yè)來(lái)使用。而在發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，人防防護(hù)工程可以作為避難場(chǎng)所使用，這樣充分的發(fā)揮出了建筑結(jié)構(gòu)的使用價(jià)值。地下人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮到在戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生過(guò)程中存在的這個(gè)因素，尤其是核彈爆炸所認(rèn)識(shí)的沖擊波。這就要求人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)有著一定的抵抗能力，在核彈爆炸沖擊波的作用下，人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)能有效保障人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，人防防護(hù)工程建設(shè)需要合理進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而增加人防防護(hù)工程的防護(hù)能力。

二、高層建筑人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要特征

高層建筑人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)的特征主要表現(xiàn)為：(1)需要綜合考慮高層建筑的結(jié)構(gòu)體系，合理的設(shè)置好地下室內(nèi)部的梁、墻體等承重結(jié)構(gòu)。(2)合理計(jì)算動(dòng)力效應(yīng)。人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)所承受的荷載屬于一種動(dòng)力性荷載。在相同的靜力荷載和動(dòng)力荷載的作用下，后者產(chǎn)生的動(dòng)應(yīng)力變形要比后者大很多。(3)人防結(jié)構(gòu)的塑性較強(qiáng)，一般情況下，民用建筑結(jié)構(gòu)的可塑性較差，基本不會(huì)進(jìn)入塑性階段的工作。人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)承受的荷載屬于一種瞬時(shí)性的荷載，當(dāng)構(gòu)建能夠進(jìn)行塑性工作的時(shí)候，產(chǎn)生的動(dòng)力荷載會(huì)較快的消失，構(gòu)件在此基礎(chǔ)上也會(huì)產(chǎn)生一定的變形，當(dāng)達(dá)到一定的數(shù)值之后，將不會(huì)產(chǎn)生變化。(4)當(dāng)防空地下室的防護(hù)等級(jí)確定好以后，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求工程承受的核爆炸沖擊波是一定的，沖擊波荷載會(huì)傳遞到地下室的各部件，這時(shí)需要確定好等效靜荷載后再進(jìn)行截面設(shè)計(jì)。

三、高層建筑人防防護(hù)工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。高層建筑人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要對(duì)其結(jié)構(gòu)的承載力和可靠性進(jìn)行詳細(xì)的分析計(jì)算，并且對(duì)其建筑結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行充分的考慮，從而建筑一個(gè)優(yōu)質(zhì)的人防基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。為保證人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)的安全性，必須對(duì)預(yù)定動(dòng)荷載作用下的結(jié)構(gòu)承載力進(jìn)行驗(yàn)算。但是由于其荷載作用時(shí)間非常短，所以對(duì)地基的承載力、變形、裂縫等可以不進(jìn)行驗(yàn)算。雖然人防等效靜荷載往往非常的大，但是不一定就可以將其作為設(shè)計(jì)的控制條件，而是應(yīng)該與平常使用的情況對(duì)比，選擇最不利的情況作為設(shè)計(jì)的主要控制依據(jù)。對(duì)于和平時(shí)期人防防護(hù)工程的驗(yàn)算，與其他普通工程基本相同，將恒載、活載都乘上規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。而戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的驗(yàn)算則需要同時(shí)考慮到預(yù)定等效靜荷載與恒載，而活載則可以不考慮，預(yù)定荷載也不需要乘上分項(xiàng)系數(shù)。并且主樓基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)計(jì)算按平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)兩種狀態(tài)進(jìn)行比較取大值。

2、構(gòu)件設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。由于高層建筑人防防護(hù)工程需要承受的荷載較大，而且需要承受核彈爆炸的動(dòng)荷載作用，因此其結(jié)構(gòu)材料、抗?jié)B等級(jí)、構(gòu)件的最小厚度等都要高于普通結(jié)構(gòu)的要求。地下人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸往往比較大，因此需要合理進(jìn)行配筋設(shè)計(jì)，以防止結(jié)構(gòu)物在荷載的作用下出現(xiàn)壓潰現(xiàn)象。地下人防防護(hù)工程的板、墻等都應(yīng)該采用雙面配筋，并且按照規(guī)范要求設(shè)置梅花形拉結(jié)筋，確保構(gòu)件在震動(dòng)狀態(tài)下鋼筋與混凝土結(jié)合良好，共同受力。地下人防防護(hù)工程不宜在防護(hù)單元內(nèi)設(shè)置沉降縫、伸縮縫，而應(yīng)該在室外出入口和主體結(jié)構(gòu)相連接的位置設(shè)置沉降縫。

3、梁墻柱設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析。人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中采用強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件的設(shè)計(jì)原則。充分利用受彎構(gòu)件和大偏心受壓構(gòu)件的變形吸收武器爆炸動(dòng)荷載作用的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負(fù)擔(dān)，確保結(jié)構(gòu)在屈服前不出現(xiàn)剪切破壞和屈服后有足夠的延性.最終形成塑性破壞，提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力。人防防護(hù)工程與一般普通工程根本的區(qū)別在于普通工程只承受靜荷載，而人防防護(hù)工程則要在極短的時(shí)間內(nèi)承受爆炸產(chǎn)生的動(dòng)荷載沖擊波。人防防護(hù)工程在瞬時(shí)加載時(shí)，對(duì)其其材料強(qiáng)度要求比較高，如果利用普通情況下的材料強(qiáng)度應(yīng)乘以一個(gè)大于1的材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)。鋼材按不同的種類有著不同的調(diào)整系數(shù)，混凝土按不同的強(qiáng)度等級(jí)、砌體按不同的材料也有著不同的調(diào)整系數(shù)。人防防護(hù)工程結(jié)構(gòu)構(gòu)件在承受延性破壞時(shí)，其安全儲(chǔ)備大，當(dāng)承受脆性破壞時(shí)，其安全儲(chǔ)備小。所以，當(dāng)構(gòu)件承受脆性破壞力的狀況時(shí)應(yīng)該乘上一個(gè)小于1的強(qiáng)度折減系數(shù)，這樣一來(lái)，易產(chǎn)生脆性破壞的部位則不會(huì)過(guò)快的破壞，從而延長(zhǎng)整個(gè)結(jié)構(gòu)的破壞時(shí)間。在以下兩種情況下應(yīng)該進(jìn)行折減，一是按照等效靜荷載對(duì)梁、柱斜截面承載力進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，砼及砌體在動(dòng)載作用下的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值應(yīng)該乘以一個(gè)折減系數(shù)，其數(shù)值為0.8；另一種是按照等效靜荷載對(duì)墻、柱受壓正截面承載力進(jìn)行驗(yàn)算時(shí)，砼及砌體在動(dòng)載作用下的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值應(yīng)該乘上一個(gè)折減系數(shù)，其值為0.8。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)目的主要是為了抵抗空氣沖擊波，對(duì)結(jié)構(gòu)物件是表面直接作用。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，人防防護(hù)工程被人們稱為人民防空工程，其主要是了在戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生的過(guò)程中，為人們提供醫(yī)療救護(hù)及物質(zhì)補(bǔ)給等避難場(chǎng)所。為了充分發(fā)揮高層建筑人防防護(hù)工程的作用，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要根據(jù)人防工程的特征及當(dāng)?shù)匾螅Y(jié)合實(shí)際進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

[1]張欣.談人防防護(hù)工程防護(hù)措施與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].價(jià)值工程，2011(6)

[2]催延恒.高層建筑人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].房地產(chǎn)導(dǎo)刊，2015(11)

[3]侯成志.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法與工程應(yīng)用研究[J].科學(xué)與財(cái)富，2016(06)