高層建筑下人防工程結構設計研究

許少洪

（廣東人防建筑設計院有限公司，廣東　廣州　510405）

高層建筑下人防工程結構設計研究

許少洪

（廣東人防建筑設計院有限公司，廣東廣州510405）

目前，我國城市建設不斷發展，高層建筑逐年增多，其相關的安全防護工程日漸受到人們的關注與重視。由于人防工程關乎人民群眾的財產和生命安全，所以其結構設計等問題備受關注。基于此，針對高層建筑中此項工程的結構設計情況進行相關研究與分析，力求進一步提高人防工程的安全防護作用和建設價值。

高層建筑；人防工程；結構設計

目前，國內經濟發展快速，城市化進程日益加快，國內主要的建筑結構為節省空間開始轉向高層建筑結構，作為高層建筑建設中極為重要的人防工程，其結構設計問題逐漸引起人們的廣泛關注［1］。人防工程，在戰爭時期可以為人民群眾提供庇護港灣，保障其生命和財產安全，所以必須確保其建設質量。只有細致做好人防工程的結構設計，才能提高其最大的利用效果。

1　工程實例

某高層建筑為住宅樓，主樓一共26層，地下有2層地下室，分別為儲藏室和人防地下室。人防地下室多數會被設計者安置在負二層。其人防等級為核6級。地下停車場建在主樓的四周，采用的是框架結構、獨立式基礎形式。其基礎的底標高同主樓的基礎底標高相同，頂板標高設置在負一層的層間。頂板上方實行了1.6m的覆土結構。車庫和主樓為一體結構。此外，工程還建設了2層裙房，位于主樓之外，使用的是框架結構。裙房與主樓脫開是從車庫頂板開始。

2　人防工程概述

2.1人防工程概念及主要工程類型

人防工程，全稱是人民防空工程，工程建設目的是戰爭發生時期為人民群眾提供安全防護場所，人們可以在該處進行物資隱藏、人員躲避及醫療救護等。近年來，人防工程主要形成了4種建筑類型，包括坑道式、地道式、附建式及單建式。其中，高層建筑中尤以附建式的應用最為廣泛［2］。附建式的人防工程，其建設步驟相對較少，建設方便，對建筑面積的要求不高，同時建設投入資金較少。對戰爭時期的避難有很好的應用效果，防空能力比較強。目前，其是防空工程建設的主體建設，應用最為廣泛。值得一提的是該建筑形式的經濟效益。因為附件式的結構多是建在建筑主體內部的地下，相比較其他結構來說，其相當于是一體的建筑結構，對節約建設成本的工程來說其是首選。目前，很多建筑尤其是高層建筑在建設最初就會設置地下室，人防工程建成后可以臨時用來儲藏各種物品，充當儲藏室使用。此外，可以臨時作車庫使用，如圖1所示。戰時則可以轉為避難場所。其使用價值顯著，經濟效益明顯。

圖1　可作地下車路使用的地下人防結構圖

2.2人防工程設計原理

人防工程結構在進行設計時，一定要充分考慮其防護能力，增強其核彈爆炸后的沖擊荷載。所以，在設計時一定要簡化計算動荷載的內力計算，使其與動荷作用狀態的受力情況保持一致。主要方法可以采用等效靜載法等。

3　人防工程結構設計的最終研究結果

3.1基礎設計研究

良好的結構承載力，加之結構可靠性才能構建一個良好的人防基礎結構，進行承載力和可靠性的判定，需要對這些內容進行詳細的分析和計算。同時，在設計中要充分地考慮其經濟效益，只有多方面的研究和計算下才能構建最佳的人防工程。首先，從安全性考慮，在進行人防工程結構設計時一定要驗算結構的承載力。在設計時，要選擇最不利的情況作為控制參照。驗算要從兩方面一同進行，一是和平時期的驗算。驗算方法為活載、恒載乘以其具體相應的分項系數。二是戰爭時期的驗算。要考慮到核彈爆炸等效靜荷載和恒載，這時可以不用考慮活載。核爆荷載不用乘以分項系數。因為高層建筑主樓的層數很多，其結構自重很大。所以，在對其進行基礎設計時，一定要計算出2個不同時期的數值，然后比較之后取其中的最大值［3］。

在設計施工裙房時，為了節省化工產品的施工成本，提高建筑結構的穩定性，所以一般都設計2層左右，使用獨立式建筑基礎施工方式。這種兩層結構的設計施工一定要充分考慮其本身的防水功能，所以多會設計一層防水板，既能夠提高建筑結構的穩固性，還較為經濟實惠，具有節能環保效應。實際的建筑設計有時會出現結構分離四周的土壤情況，為了提高其穩定性，必須在地下人防結構中鋪設土壤，此次工程中1.6m厚的土壤鋪設就是因為此種目的。一系列的地下結構建設目的都是為了保障結構的穩定性及可靠性。

還有就是考量主樓基礎下的地基承載力的深度問題。一些建筑的主樓地下室四周設有裙房地下室，如果其設計采用的是筏型基礎，加之其負載重量相同于挖出的土體重量，那么進行深度修正就可以按照地面至樓的基底距離設計即可。本文研究的是獨立基礎形式，所以裙房基礎的修正深度就可以依照主樓的地基至裙房地下室的地面距離。

3.2頂板設計研究

高層建筑中的人防工程多建在地下，所以其上部的結構一定要具有一定的安全性和穩固性，這樣才能承托起整個高層建筑。一個高層建筑最重要的建筑就是地基建設，一旦地基建設做不好，很可能造成高層的穩固性受到影響，嚴重情況下可能會致使樓層坍塌，危害人民群眾的生命安全。可見頂板設計對高層建筑的穩固性有很大的影響。在設計地下人防的上部結構時，其型式選擇一定要合適且匹配。對于本項工程來說，地面不用設計人防結構，只要選擇好構件的結構尺寸及合理荷載即可。

3.3構造設計研究

良好的人防工程需要具備一定的承受荷載能力，尤其是承受一些大爆炸引發的動荷載作用。所以，該項工程的建設所需的結構材科及抗滲等級等必須較普通的建筑結構高，同時構件的最小厚度也要高于普通結構。通常地下人防工程中的結構構件需要較大的截面尺寸，所以在設計時一定要充分控制受力鋼筋的百分率。這樣就能夠增加結構的荷載能力，減少壓塌、崩潰現象。在對地下人防工程的板和墻進行結構設計時，要對其兩面都加設鋼筋。增加混凝土和鋼筋共同受力作用。值得注意的是，伸縮縫和沉降縫切勿設置在防護結構內。在室外的出入口或者在與主體結構連接的部分設置沉降縫為好。

4　結語

目前的高層建筑設計中，人防工程是其重要的結構設計部分之一。相關的人防設計結構不斷優化，正在積極融合高層建筑理念，盡量滿足高層建筑的設計要求。本文結合高層建筑的設計案例對其中的人防結構設計問題進行了相關論述與研究，概述了其設計概念與設計原理，并具體提出了相關的基礎設計、頂板設計及構造設計等。

［1］張杰.高層建筑地下人防工程結構設計研究［J］.建筑知識（學術刊），2013（12）：52.

［2］喻敬錄.高層建筑人防地下室的結構設計淺析［J］.工業設計，2012（A02）：32-33.

［3］顧渭建，馮麗，王靜.人防工程結構設計需要關注的幾個問題（下）［J］.中國人民防空，2012（12）：65-67.

Research on Design of Civil Air Defense Engineering Structure under High Rise Building

Xu Shaohong
（Guangdong Civil Air Defence Architectural Institute Co.Ltd.，Guangzhou Guangdong 510405）

At present，the urban construction of our country has been developing continuously，the highrise buildings are increasing year by year，and the related safety protection engineering is paid more and more attention by people.As the civil air defense project is related to the people's property and life safety，so its structural design and other issues were paid more attention.Based on this，the structural design of the high-rise building of the project was studied，to further improve the safety protection and construction of civil air defense engineering value.

high-rise buildings；civil air defense projects；structure design

TU933

A

1003-5168（2016）05-0103-02

2016-04-20

許少洪（1980-），男，本科，中級工程師，研究方向：多層人防地下室設計。