高層建筑中的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法探析

李建宇

山西省人防建筑設(shè)計(jì)研究院（030013）

0 前言

高層建筑中的人防工程具有著造價(jià)高、工程量大、施工難度高的特點(diǎn)，需要對(duì)人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)予以高度關(guān)注。人防工程結(jié)構(gòu)有一定的特殊性，需要發(fā)揮出工程的防護(hù)、掩蔽及使用功能。在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，要深入分析工程狀況，根據(jù)高層建筑的情況優(yōu)化工程結(jié)構(gòu)，確保工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)質(zhì)量滿(mǎn)足要求。

1 高層建筑中人防工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理分析

人防即人民防空。人民防空的任務(wù)是根據(jù)國(guó)防的需要，動(dòng)員和組織群眾采取防護(hù)措施，防范和減輕空襲危害。除采取人員疏散的措施之外，人防工程也是戰(zhàn)時(shí)防空的重要的措施之一。人防工程也叫人防工事，是指為保障戰(zhàn)時(shí)人員與物資掩蔽、人民防空指揮、醫(yī)療救護(hù)等而單獨(dú)修建的地下防護(hù)建筑，以及結(jié)合地面建筑修建的戰(zhàn)時(shí)可用于防空的地下室。人防工程是具有特殊防護(hù)要求的一種工程類(lèi)型，包括游樂(lè)場(chǎng)、商場(chǎng)、影劇院、旅館等人防工程。目前，我國(guó)人防工程的建設(shè)如火如荼地開(kāi)展。在具體類(lèi)型上，人防工程有地道式、坑道式、單建式、附建式幾種類(lèi)型。在高層建筑中，人防工程主要采用附建式的人防工程設(shè)計(jì)，以滿(mǎn)足地震時(shí)或者戰(zhàn)時(shí)的人防要求。該種設(shè)計(jì)方式可與建筑融為一體，建設(shè)起來(lái)比較便利，對(duì)于建筑面積沒(méi)有較高要求，成本低廉，可以在其中設(shè)置照明系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)及通訊網(wǎng)絡(luò)，平時(shí)可以作為儲(chǔ)藏室，具有較高的使用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。在高層建筑人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)防護(hù)能力進(jìn)行充分考量，優(yōu)化參數(shù)計(jì)算，確保在壓縮波、爆炸沖擊波影響后，依然可以具備良好的安全性和穩(wěn)定性[1]。

2 高層建筑人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方式分析

當(dāng)前，我國(guó)對(duì)于高層建筑人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還缺乏細(xì)化的設(shè)計(jì)規(guī)范體系，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要由設(shè)計(jì)人員結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)來(lái)合理設(shè)計(jì)，凸顯出其經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性，并充分考慮到核爆炸、炸彈對(duì)于高層建筑人防工程造成的危險(xiǎn)，保障人防工程結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性。高層建筑人防工程結(jié)構(gòu)會(huì)受到較大荷載的影響，高層建筑也會(huì)長(zhǎng)期處于受力狀態(tài)，在設(shè)計(jì)時(shí)，要針對(duì)各類(lèi)情況進(jìn)行驗(yàn)算，在具體的設(shè)計(jì)上，需要關(guān)注幾個(gè)問(wèn)題。

2.1 滿(mǎn)足疏散要求

高層建筑中人口密度較大，在發(fā)生地震、戰(zhàn)爭(zhēng)等意外災(zāi)害時(shí)，要將內(nèi)部人口及時(shí)疏散，保障人民的財(cái)產(chǎn)安全和生命安全。因此，在人防工程的設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化上，需要滿(mǎn)足人口疏散要求及對(duì)通道的層級(jí)、寬度、高度和分布要求，防止在人群疏散環(huán)節(jié)中出現(xiàn)擁堵、踩踏意外。

2.2 滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)需求

高層建筑的人防工程需要戰(zhàn)時(shí)為人們提供掩蔽所，因此，對(duì)入口、防護(hù)和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，要滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)要求，出入口結(jié)構(gòu)要具備足夠的安全性，以抵御毒氣、爆炸沖擊，并按照要求設(shè)置生活通風(fēng)設(shè)施。

2.3 保證功能區(qū)域的劃分合理

根據(jù)要求，需要將人防工程的主體劃分為清潔區(qū)域、防護(hù)區(qū)域、染毒區(qū)域、非防護(hù)區(qū)域。對(duì)于防護(hù)區(qū)域，可劃分為不同的單元，設(shè)計(jì)人員要最大限度地減小外部因素對(duì)人防工程造成的破壞，針對(duì)不同區(qū)域的內(nèi)部設(shè)施和結(jié)構(gòu)來(lái)設(shè)置功能。

2.4 嚴(yán)格按照程序設(shè)計(jì)

對(duì)于各類(lèi)人防工程項(xiàng)目，都需要按照設(shè)計(jì)階段、設(shè)計(jì)程序和設(shè)計(jì)內(nèi)容來(lái)編制好設(shè)計(jì)文件，以最小投資獲取最大收益，做到實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、安全、合理。

2.5 開(kāi)發(fā)新技術(shù)

對(duì)于人防工程的設(shè)置，需要推行國(guó)內(nèi)外新型實(shí)用技術(shù)，確保其經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)。各個(gè)設(shè)計(jì)部門(mén)要主動(dòng)推進(jìn)人防工程的科技發(fā)展，掌握國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)成果和研究趨勢(shì)，對(duì)新技術(shù)進(jìn)行深入研究，爭(zhēng)取將更多的新技術(shù)應(yīng)用到設(shè)計(jì)領(lǐng)域[2]。

3 高層建筑中的人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法

3.1 明確結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與人防區(qū)位的關(guān)系

在高層建筑中，一般會(huì)設(shè)置兩層地下室，日?？梢援?dāng)作儲(chǔ)藏室，戰(zhàn)時(shí)可以作為人員掩蔽所或物資庫(kù)。為了降低工程成本，一般會(huì)將人防工程設(shè)置在地下2層。如果將人防工程設(shè)置在地下1層，其頂板的荷載會(huì)出現(xiàn)較大變化，施工成本也較高。對(duì)于人防工程的出入口，要避免與汽車(chē)出入口設(shè)置在同一位置。在具體的設(shè)計(jì)活動(dòng)中，需要針對(duì)不同高層建筑的實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇，保障工程效益和安全可以達(dá)到理想效果。

3.2 做好基礎(chǔ)設(shè)計(jì)工作

對(duì)高層建筑人防工程的設(shè)計(jì)，需要具備經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性和耐久性特點(diǎn)，其中，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是需要關(guān)注的重點(diǎn)。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)上，要充分考慮工程成本和承載力要求，這是確保高層建筑使用可靠、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提條件。設(shè)計(jì)人員要針對(duì)承載力進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，按照相關(guān)規(guī)范來(lái)選擇參考依據(jù)，根據(jù)平時(shí)荷載和戰(zhàn)時(shí)荷載進(jìn)行分析，得出最佳系數(shù)，設(shè)計(jì)出保障人防工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的方案。還要注意高層建筑會(huì)受到自身受力狀態(tài)和荷載因素的影響，其樓層頂板也較多，結(jié)構(gòu)自重偏高，因此，要嚴(yán)格根據(jù)人防工程的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)用獨(dú)立式建筑基礎(chǔ)施工方式，設(shè)置防護(hù)底板，以保障結(jié)構(gòu)的防水性和穩(wěn)固性[3]。

3.3 做好構(gòu)造設(shè)計(jì)工作

對(duì)于人防工程，各個(gè)構(gòu)件都需要承受一定的動(dòng)荷載作用。相較于普通工程，人防工程對(duì)于材料的抗?jié)B等級(jí)和厚度等都提出了更高要求。對(duì)于人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，需要科學(xué)選擇施工材料，調(diào)整好構(gòu)件的厚度，構(gòu)件的截面尺寸要比普通建筑結(jié)構(gòu)大，滿(mǎn)足最小配筋率及防護(hù)要求，并關(guān)注到地下室對(duì)層高要求。為了保證人防工程的穩(wěn)定性，需要對(duì)梁體、墻體等尺寸較大的構(gòu)件予以高度關(guān)注，采用雙層雙向通長(zhǎng)鋼筋，設(shè)置梅花形拉結(jié)筋。對(duì)于人防工程，不適合設(shè)置伸縮縫與沉降縫。如果設(shè)置了伸縮縫和沉降縫，會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性造成影響。如果由于特殊情況必須要設(shè)置沉降縫與伸縮縫，需要將其設(shè)置相鄰防護(hù)單元之間或者防護(hù)區(qū)外側(cè)。對(duì)于板和墻結(jié)構(gòu)，要在其中設(shè)置梅花形拉結(jié)筋，保障其具有良好的承受動(dòng)荷載能力。在高度方面，高層建筑人防工程的凈高要控制在2.0 m以上，防護(hù)單元內(nèi)按照要求設(shè)置抗爆隔墻。人防工程需要設(shè)置兩個(gè)或以上的出入口，滿(mǎn)足戰(zhàn)時(shí)人員掩蔽和疏散的要求，并做好防護(hù)設(shè)計(jì)和戰(zhàn)時(shí)通風(fēng)設(shè)計(jì)工作，按照規(guī)范要求設(shè)置換氣口、通風(fēng)口和排污管道[4]。

3.4 頂板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

為了保證人防工程的可靠性和穩(wěn)固性，發(fā)揮出人防工程作用和功能，必須對(duì)結(jié)構(gòu)上部位置進(jìn)行嚴(yán)格把控，堅(jiān)決杜絕由于人防工程倒塌引起的財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡事件。在具體的設(shè)置上，要做好穩(wěn)固性設(shè)置，減小人防工程荷載對(duì)頂板造成的負(fù)面影響。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，只要對(duì)地下2層的頂板荷載進(jìn)行計(jì)算即可滿(mǎn)足要求，這種方式可以降低造價(jià)、縮短工期、節(jié)約成本。對(duì)于人防車(chē)庫(kù)，如果平時(shí)當(dāng)作停車(chē)場(chǎng)，需要通過(guò)科學(xué)的優(yōu)化方式來(lái)增加停車(chē)數(shù)量，充分發(fā)揮出人防工程的價(jià)值。在具體設(shè)置上，要根據(jù)《車(chē)庫(kù)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》等要求，對(duì)相關(guān)的條文和規(guī)范進(jìn)行分析和研究，綜合各類(lèi)停車(chē)方式，建議采用垂直式停車(chē)方式，對(duì)整個(gè)停車(chē)位進(jìn)行合理的優(yōu)化和布置，充分提升人防工程的價(jià)值。

3.5 優(yōu)化安裝設(shè)計(jì)

對(duì)于人防工程的安裝設(shè)備，需要考慮到平時(shí)和戰(zhàn)時(shí)要求。平時(shí)包括通風(fēng)空調(diào)、給排水、接地照明、消防、通訊、動(dòng)力；戰(zhàn)時(shí)設(shè)計(jì)包括不同染毒情況下的通風(fēng)設(shè)計(jì)、給排水設(shè)計(jì)、接地通信設(shè)計(jì)等。在安裝專(zhuān)業(yè)上，要在確保人防工程功能的基礎(chǔ)上降低成本，提升資源的利用率[5]。

4 結(jié)語(yǔ)

在高層建筑中，人防工程有著十分重要的意義。當(dāng)前，對(duì)于人防工程，不管是設(shè)計(jì)質(zhì)量和設(shè)計(jì)要求，都提出了更高要求。在設(shè)計(jì)上，需要從多個(gè)層面進(jìn)行優(yōu)化和研究，與高層建筑理念相融合，滿(mǎn)足高層建筑設(shè)計(jì)要求，明確設(shè)計(jì)原理和設(shè)計(jì)概念，提升設(shè)計(jì)質(zhì)量。