高層建筑人防工程的結構設計研究

韓世沖

摘 要：隨著國家經濟科技的不斷進步，城市化進程的腳步也逐漸加快，為滿足人民日益增長的物質需求和精神需求，近十幾年城市中興起了許多高層建筑。但是高層建筑的興起，不然伴隨著許多安全問題亟待解決，相關的安全防護工程和措施逐漸進入大眾視野并得到廣泛關注。高層建筑的人防安全工程直接關系著人民群眾的生命財產安全，因此需要不斷討論高層人防結構設計和出現的問題。

關鍵詞：高層建筑；人防工程；結構設計

中圖分類號：TU97 文獻標志碼：A

隨著國內城市化進程的不斷推進，城市內部甚至周邊開發區都出現了許多高層施工項目。這些項目在設計初期就需要將人防工程考慮在建筑設計以內，在高層建筑中人防工程占有極重要的位置。對于建筑本身而言，高層建筑中的人防工程不僅能夠滿足社區居民日常生活的需求，還能夠滿足在特殊時期對于人民生命安全和財產安全的保護作用，是極為重要的建筑設計的一環和重要的建筑組成部分。因此高層建筑中人防工程的結構設計和施工質量直接關系著人民的生命財產安全，并且直接影響著建筑的使用壽命和功能運行。目前國內的高層建筑的設計中，對于人防工程的設計和實施的重視度還有待提高，本文將淺談高層建筑的人防工程的結構設計。

1 工程實例

市內某高層建筑應用為住宅樓，主樓設計一共為24層，地下室設計為兩層，分別為物資儲藏室和人防地下室，日常將其作為地下停車場進行功能分區。人防地下室在一般情況下回將其安置在地下二層，該高層建筑的人防等級為核六級。另外，采用主體框架結構，有助于地下停車場分布在建筑主樓的四周。該地下停車場底標高與高層建筑主樓的基礎底標高相同。此外，整體工程還建設了兩層裙房，位于主樓外側，該建筑使用框架結構。

2 人防工程的結構設計原理

簡單來說，人防工程的含義以及全稱實際為人民安全防空工程，對于目前國內的國情而言，在建筑設計中，國內將人防工程結構與建筑本身相結合，已達到安全覆蓋率的要求。人防工程在世界范圍內而言，美國與日本的完成度相對較高，國內的建筑設計和施工技術還有一定的進步空間。在進行高層建筑的設計環節時，設計人員需要考慮到建筑的功能實用性和結構的堅固性，要重視人防工程在非常時期時承受建筑本身負重以及戰時隨時可能發生的爆炸沖擊，考慮到這些因素對于建筑結構的壓力和沖擊力需要加強人防工程結構的最終設計。但是就目前實際情況而言，在進行建筑設計的過程中，人防工程的實際承重力量僅僅只能計算建筑本身的負重，難以真正實際對于爆炸沖擊進行測量，因此建筑結構難以進行實際的實驗以檢驗人防工程的安全系數和堅固程度。所以國內的高層建筑在記性人防工程的設計時一般以等效靜載法進行驗算，考慮到戰時爆炸力造成的承受力雖然威力巨大但是一般作用時間較短，因此在國內的建筑人防工程的驗算過程中一般不將地基的承載力與裂縫情況納入驗算范圍，一般也不需要對建筑在戰時可能承受的荷載力進行硬性的要求和規劃，而是將日常生活中的建筑結構與戰時所需的最大承受力相結合進行試驗和驗算。

3 人防工程的結構設計的最終研究結果

3.1 基礎設計研究

對于人防基礎結構而言，只有良好的結構承載力和結構的可靠性才能成就一個良好的人防基礎結構。設計者在進行高層建筑設計的時候，需要對建筑的承載力和可靠性進行判定，將這些因素同建筑的整體結構和布局進行綜合考慮，將這些因素考慮在內進行詳盡的分析和計算。同時在進行高層建筑設計時，需要充分考慮建筑本身的經濟效益，將設計和施工中可能出現的問題和調整進行預期的備案和規劃，只有多方面的研究和計算才能夠保障建筑整體機構的合理性和安全性，成為最適宜的該高層建筑的人防工程。首先設計人員需要從安全性入手，在進行高層建筑的人防工程結構的設計時，最重要的環節就是對于建筑結構的承載力進行驗算和試驗。設計該建筑的人防工程時需要將最不利的情況作為基礎承載力的控制參照，保證建筑的人防結構能夠真正滿足非常時期人民生命財產的保障需要。在進行人防工程的驗算工作時，需要設計者和檢測者在兩個方面同時進行，分別為建筑結構在和平時期日常使用的承載力驗算和戰爭時期的驗算。和平時期的驗算方法相對較多，一般以活載、恒載與相應的分項系數進行共同運算得出結果。而對于戰爭時期的驗算相對復雜，需要設計者考慮到建筑在經受核彈爆炸等靜荷載與恒載，這一時段人防建筑結構能夠不考慮活載問題。在進行核爆荷載的情況時可以不乘上分項系數進行測算，因為對于高層建筑而言，一般高層建筑主樓層數相對較多，本身建筑結構自重就較高。綜上所述在進行高層建筑的人防結構設計的過程中，一定要對于建筑的承載力進行測算，計算出兩個不同時期的數值，在經過綜合的測算和試驗后選取兩個時期的最大值。這種設計理念從某種角度而言并不符合建筑的經濟效益最大話的要求，但是就人防工程本身的意義而言，只有建筑本身能夠在非常時期保障人民的生命安全和財產安全才能真正成為有意義的建筑功能分區設計，從這一角度看，減少非常時期的人員和經濟損耗滿足了社會對于人身安全的要求，也從宏觀角度滿足了建筑的經濟效益的需求。

在進行裙房的設計時，設計人員一般為了節省化工產品的施工成本，同時提高裙房建筑結構的穩定性，因此一般建筑整體結構都保持在兩層，并且一般采用獨立式建筑基礎的設計和施工方式。這種兩層結構的設計施工要求設計人員將建筑的防水功能和導流功能考慮進去，因此會多一層防水板設計，通過這種設計提高建筑結構的安全性和穩定性，而且能夠兼顧節能環保與經濟實惠兩方面。

3.2 頂板設計研究

對于高層建筑的人防工程而言，一般將這一建筑功能放置在地下，因此設計人員在進行人防結構的上部結構設計時需要注重其安全性和穩定性，以此保障建筑的整體穩定性。高層建筑由于上層建筑體積龐大，因此重量也相對較高，對于地基的承載力要求也極高，可以說對于高層建筑而言最重要的部分就是地基建設，一旦地基出現施工或設計問題就會直接影響高層建筑的整體穩定性，嚴重時還會使房屋倒塌，危害人民群眾的生命財產安全。由此可見頂板設計對于高層建筑而言是非常重要的。在進行上層建筑的設計時，需要使上下兩部分建筑結構相匹配相適應，需要設計人員選擇好構建的結構尺寸以及合理的承載以保證建筑結構的穩定和安全。

3.3 構造設計研究

作為人防工程，必須能夠具備一定的承載荷載能力，人民防空安全工程最重要的是能夠經受戰爭時期大爆炸引發的動荷載作用，所以該工程的建設需要的結構材料以及防水抗滲等材料的等級較普通建筑要求更高。這樣能夠有效地加強房屋結構的荷載能力，減少建筑的壓塌、崩潰現象。在進行地下人防工程的板墻結構設計時需要通過設置鋼筋提高受力能力，保障建筑結構的穩定性。在室外的出入口或者在與建筑主體結構連接的地方一般要進行沉降縫的設計，提高建筑的適應性和使用壽命。

結語

國內的高層人防建筑主要的設計方式是將工程本身與地下室相結合，但是地下室本身在建筑設計中就是必不可少的一部分，設計的目的不僅是關注人防安全工程，更多的是關注建筑本身的貯存作用，在日常生活中為居民提供物件存儲的功能分區。地下室在高層建筑中的設計一般作為地下車庫來進行使用，但是在非常時期，高層建筑中的地下室設計就能夠起到人防工程的作用，作為堅固的防空工事保證人民的生命財產安全。

參考文獻

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