人防地下建筑物抗震性能設(shè)計探討

文/周慧 廣西人防工程設(shè)計咨詢有限公司 廣西南寧 530000

1、地下室人防建筑設(shè)計的特點

人防地下室的設(shè)計有以下特點：①由于人防地下室的特殊作用，在設(shè)計時要考慮戰(zhàn)爭的用途，應(yīng)該考慮核武器或者普通武器爆炸等產(chǎn)生的荷載。一般來說爆炸產(chǎn)生的荷載的作用時間很短，往往都是一瞬間的事情，但是瞬間產(chǎn)生的荷載力卻很大，荷載力隨著時間的推移逐漸衰減。因此人防地下室相關(guān)構(gòu)件會受到爆炸等產(chǎn)生荷載的直接作用，而埋藏在土中的構(gòu)建物則將間接的承受土層傳遞力帶來的沖擊波影響。②在進(jìn)行人防地下室設(shè)計的時候需要充分的考慮平戰(zhàn)和戰(zhàn)時情況。

在設(shè)計人防地下室各個構(gòu)件時，不僅要滿足戰(zhàn)爭時防爆的需要和保護(hù)要求，還要保證在和平時期的強(qiáng)度、舒適度和穩(wěn)定性。在設(shè)計時應(yīng)該考慮最不利的情形，對于和平時期和戰(zhàn)爭時期結(jié)合的地下室設(shè)計時，要同時滿足平時和戰(zhàn)時的使用要求，如果無法同時滿足就考慮采取平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換措施，能夠保證戰(zhàn)爭時期能夠迅速的完成地下室功能的轉(zhuǎn)換。③地下室人防設(shè)計時可以適當(dāng)?shù)奶岣卟牧系膹?qiáng)度值。建筑材料的特性是加載速率越快，材料的強(qiáng)度值越高。如果在戰(zhàn)時武器爆炸對建筑構(gòu)件作用時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的受力是瞬間的作用，這與標(biāo)準(zhǔn)的力學(xué)靜載實驗比較的話要快很多，材料力學(xué)表現(xiàn)的是強(qiáng)度的提高。人防結(jié)構(gòu)失效的概率在5%到8%之間。武器爆炸的荷載作用時，地基的承載力會有所提高，其安全系數(shù)可以取一個相對低值，因為瞬時的荷載一般不會造成地基失效從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)被破壞，因此設(shè)計地下室人防時可以不測算爆炸荷載作用下的地基承載力和變形情況。

2、地下室人防建筑抗震設(shè)計的意義

抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計是在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中注重整個建筑的抗震性能和穩(wěn)定性，提高抵抗自然災(zāi)害和人為災(zāi)害的能力，以保證建筑物的壽命。具有足夠的耐久性和可靠性，與人防結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的相似性。一方面，建筑工程的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)滿足建筑結(jié)構(gòu)在使用過程中的穩(wěn)定性和可靠性。另一方面，為了安全和舒適，必須滿足用戶的要求。現(xiàn)代建筑設(shè)計需要綜合考慮影響因素，以保證建筑設(shè)計的合理性和實用性。

3、人防地下建筑物抗震性能設(shè)計

中國是一個多地震的國家，在三個板塊交接處，三大板塊的構(gòu)造運(yùn)動引起的構(gòu)造地震。隨著中國城市化的快速發(fā)展，人口壓力、交通、土地利用與生態(tài)環(huán)境。在中國的地下空間開發(fā)規(guī)模迅速增加，而地下空間的開發(fā)和利用已成為公眾關(guān)注的焦點。

人防地下建筑地震動普遍具有的如下特性：

第一是地下建筑的響應(yīng)與地面結(jié)構(gòu)有很大的不同。地震結(jié)構(gòu)的振動變形將受到周圍土體的約束，動態(tài)響應(yīng)沒有表現(xiàn)出自震特性。地下建筑物的地震不會影響周圍的地震。地下建筑物的振動形式主要受入射地震波方向的影響，對于地下建筑，即使地震的方向沒有太大的變化。地震形式的變化也與入射方向不一致。地下建筑各點的變形和應(yīng)力也可能發(fā)生很大的變化，這種關(guān)系會影響地下建筑的動力響應(yīng)，但影響程度不同，最重要的因素是地基的運(yùn)動特性。

二是震害部位，地下建筑物的破壞部位一般情況下是發(fā)生在地下結(jié)構(gòu)與地面結(jié)構(gòu)的交界處，其在這個地方的穩(wěn)定性不好，很容易受到地震的影響。例如，地下隧道的進(jìn)出口、隧道的拐角、兩個洞的交叉口或水平和平動與豎井的相交部位。

第三，就目前的情況來看，地震災(zāi)害會受到很多因素的影響，包括地形、土質(zhì)、斷面形狀和大小、震源位置、結(jié)構(gòu)或襯砌尺寸和材料等。

對此需要優(yōu)化設(shè)計：首先是地下建筑的選址問題，這是地下建筑施工過程中極為關(guān)鍵的問題。因此，選址要慎重、科學(xué)、合理的。選址原則是地下建筑物必須建在穩(wěn)定的巖層和良好的地基條件下，避免山坡上的斷層、斜坡和不穩(wěn)定的部分。避免選擇當(dāng)?shù)氐鼗鶙l件發(fā)生較大變化的場地；二是在施工過程中，必須選擇最深的進(jìn)路。隧道施工時，應(yīng)加強(qiáng)隧道的進(jìn)出口，確保兩孔的交叉口接近直角，因為直角是最安全、最穩(wěn)定的。當(dāng)三個隧道需要相交時，必須避免在同一位置相交的三個孔，還要注意三個孔的交點之間的距離。這個距離不應(yīng)該太近。四抗震承載能力方面也需要重視。三根據(jù)地下結(jié)構(gòu)的震害分析，從以下幾方面提高地下結(jié)構(gòu)的抗震承載力是可行的：（1）在均勻、穩(wěn)定的基礎(chǔ)上建造地下建筑結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)離斷層，避免過多的破壞。在邊坡附近和不穩(wěn)定地段，盡量避免飽和砂土地基。（2）在地下建筑結(jié)構(gòu)施工中，在相同條件下，盡可能地選擇埋深的線路。遠(yuǎn)離風(fēng)化巖帶。（3）在施工條件下，框架式地下建筑的施工盡量采用開挖施工的方法。（4）在地下結(jié)構(gòu)中的柱、梁、屋蓋節(jié)點。應(yīng)盡量使用柔性接頭，避免使用剛性接頭。四建筑物抗震設(shè)計方案的優(yōu)化，是需要在考慮一般標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，應(yīng)嚴(yán)格按照抗震設(shè)計規(guī)范的要求，增加抗震設(shè)計的具體標(biāo)準(zhǔn)。建筑結(jié)構(gòu)的詳細(xì)規(guī)定和結(jié)構(gòu)體系的確定對提高建筑抗震性能具有重要意義。因此，有必要對設(shè)計一開始給予高度的重視。通常，建筑物按其重要性進(jìn)行分類，然后對各種建筑物的安全標(biāo)準(zhǔn)以及建筑材料的選擇做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)體系的確定是抗震設(shè)計的核心，需要進(jìn)一步加強(qiáng)控制。

總之，地下空間開發(fā)規(guī)模非常大，人防工程建設(shè)項目越來越多，由于地震的不規(guī)則形，使得人防地下抗震要求越來越高，因此進(jìn)一步加強(qiáng)人防地下工程抗震性能的相關(guān)探討非常重要需要引起我們的重視。

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