簡析高層建筑人防防護工程結構設計的特征及其設計要點

王 冬

天津市頤和城市建筑設計有限公司銀川分公司

簡析高層建筑人防防護工程結構設計的特征及其設計要點

王 冬

天津市頤和城市建筑設計有限公司銀川分公司

人防工程作為我國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，還有效保護了人們生命財產安全。使得人們對人防防護工程建設要求也越來越高，所以要堅持平戰結合的方針，全方位提高人防防護工程建設的防護體系。因此在當前建筑工程建設過程中，必須加強人防防護工程結構設計。本文概述了高層建筑人防防護工程，簡述了高層建筑人防防護工程結構設計的主要特征，對高層建筑人防防護工程的結構設計要點進行了探討分析。

高層建筑；人防防護工程；結構設計；特征；設計要點

一、高層建筑人防防護工程的概述

人防防護工程作為高層住宅建筑的配套設施，目前高層建筑中的人防防護工程主要附建式人防工程，基于其施工工藝比較簡便，成本消耗較低，而且可以有效的節約土地資源，所以受到了人們的青睞，成為當前人防防護工程建設的主體。附建式人防防護工程主要是以建筑物的結構為主，在高層建筑中本身就需要設置一定的地下空間結構，在平時的使用過程中人們就將人防防護工程可以當作車庫、地下儲藏室或者地下商業來使用。而在發生戰爭時，人防防護工程可以作為避難場所使用，這樣充分的發揮出了建筑結構的使用價值。地下人防防護工程結構設計時，要充分考慮到在戰爭發生過程中存在的這個因素，尤其是核彈爆炸所認識的沖擊波。這就要求人防防護工程結構有著一定的抵抗能力，在核彈爆炸沖擊波的作用下，人防防護工程結構能有效保障人們的生命財產安全。因此，人防防護工程建設需要合理進行結構設計，從而增加人防防護工程的防護能力。

二、高層建筑人防防護工程結構設計的主要特征

高層建筑人防防護工程結構的特征主要表現為：(1)需要綜合考慮高層建筑的結構體系，合理的設置好地下室內部的梁、墻體等承重結構。(2)合理計算動力效應。人防防護工程結構所承受的荷載屬于一種動力性荷載。在相同的靜力荷載和動力荷載的作用下，后者產生的動應力變形要比后者大很多。(3)人防結構的塑性較強，一般情況下，民用建筑結構的可塑性較差，基本不會進入塑性階段的工作。人防防護工程結構承受的荷載屬于一種瞬時性的荷載，當構建能夠進行塑性工作的時候，產生的動力荷載會較快的消失，構件在此基礎上也會產生一定的變形，當達到一定的數值之后，將不會產生變化。(4)當防空地下室的防護等級確定好以后，根據相關規范要求工程承受的核爆炸沖擊波是一定的，沖擊波荷載會傳遞到地下室的各部件，這時需要確定好等效靜荷載后再進行截面設計。

三、高層建筑人防防護工程的結構設計要點

1、基礎設計要點分析。高層建筑人防防護工程結構設計時要對其結構的承載力和可靠性進行詳細的分析計算，并且對其建筑結構的經濟性進行充分的考慮，從而建筑一個優質的人防基礎結構。為保證人防防護工程結構的安全性，必須對預定動荷載作用下的結構承載力進行驗算。但是由于其荷載作用時間非常短，所以對地基的承載力、變形、裂縫等可以不進行驗算。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計的控制條件，而是應該與平常使用的情況對比，選擇最不利的情況作為設計的主要控制依據。對于和平時期人防防護工程的驗算，與其他普通工程基本相同，將恒載、活載都乘上規范規定的相應的分項系數。而戰爭時期的驗算則需要同時考慮到預定等效靜荷載與恒載，而活載則可以不考慮，預定荷載也不需要乘上分項系數。并且主樓基礎的設計計算按平時和戰時兩種狀態進行比較取大值。

2、構件設計要點分析。由于高層建筑人防防護工程需要承受的荷載較大，而且需要承受核彈爆炸的動荷載作用，因此其結構材料、抗滲等級、構件的最小厚度等都要高于普通結構的要求。地下人防防護工程結構構件的截面尺寸往往比較大，因此需要合理進行配筋設計，以防止結構物在荷載的作用下出現壓潰現象。地下人防防護工程的板、墻等都應該采用雙面配筋，并且按照規范要求設置梅花形拉結筋，確保構件在震動狀態下鋼筋與混凝土結合良好，共同受力。地下人防防護工程不宜在防護單元內設置沉降縫、伸縮縫，而應該在室外出入口和主體結構相連接的位置設置沉降縫。

3、梁墻柱設計要點分析。人防防護工程結構設計過程中采用強剪弱彎、強柱弱梁、強節點弱桿件的設計原則。充分利用受彎構件和大偏心受壓構件的變形吸收武器爆炸動荷載作用的能量，以減輕支座截面的抗剪與柱子抗壓的負擔，確保結構在屈服前不出現剪切破壞和屈服后有足夠的延性.最終形成塑性破壞，提高結構的整體承載能力。人防防護工程與一般普通工程根本的區別在于普通工程只承受靜荷載，而人防防護工程則要在極短的時間內承受爆炸產生的動荷載沖擊波。人防防護工程在瞬時加載時，對其其材料強度要求比較高，如果利用普通情況下的材料強度應乘以一個大于1的材料強度綜合調整系數。鋼材按不同的種類有著不同的調整系數，混凝土按不同的強度等級、砌體按不同的材料也有著不同的調整系數。人防防護工程結構構件在承受延性破壞時，其安全儲備大，當承受脆性破壞時，其安全儲備小。所以，當構件承受脆性破壞力的狀況時應該乘上一個小于1的強度折減系數，這樣一來，易產生脆性破壞的部位則不會過快的破壞，從而延長整個結構的破壞時間。在以下兩種情況下應該進行折減，一是按照等效靜荷載對梁、柱斜截面承載力進行驗算時，砼及砌體在動載作用下的設計強度值應該乘以一個折減系數，其數值為0.8；另一種是按照等效靜荷載對墻、柱受壓正截面承載力進行驗算時，砼及砌體在動載作用下的軸心抗壓強度設計值應該乘上一個折減系數，其值為0.8。人防結構設計目的主要是為了抵抗空氣沖擊波，對結構物件是表面直接作用。

結束語

綜上所述，人防防護工程被人們稱為人民防空工程，其主要是了在戰爭發生的過程中，為人們提供醫療救護及物質補給等避難場所。為了充分發揮高層建筑人防防護工程的作用，其結構設計要根據人防工程的特征及當地要求，結合實際進行合理設計。

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