人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)區(qū)別分析

韓林

摘?要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，人們?cè)桨l(fā)關(guān)注人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行人防工程設(shè)計(jì)以及施工的過(guò)程中，絕大多數(shù)都需要考慮到地下車庫(kù)以及地下商場(chǎng)的情況。為了保障人防工程的整體質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)注重對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)這一環(huán)境，予以足夠的重視，進(jìn)而讓人防工程順利的展開(kāi)。基于此，本文結(jié)合人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，探討人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的區(qū)別，并闡述了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中容易忽略的問(wèn)題，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究人員提供一些參考。

關(guān)鍵詞：人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);區(qū)別

人防工程結(jié)構(gòu)有著振動(dòng)性、防護(hù)密閉性、動(dòng)靜荷載等效性等特點(diǎn)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要充分考慮以上設(shè)計(jì)要求。設(shè)計(jì)人員只有真正理解這些特點(diǎn)，才能夠全面掌握人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容，進(jìn)而提高人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率以及質(zhì)量。同時(shí)，由于人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在著差異，設(shè)計(jì)人們應(yīng)當(dāng)知道二者間的區(qū)別，進(jìn)而讓人防工程質(zhì)量以及設(shè)計(jì)質(zhì)量都得到質(zhì)的飛躍。本文主要從人防工程結(jié)構(gòu)中的材料、內(nèi)力、構(gòu)造等設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行研究，并結(jié)合相應(yīng)的實(shí)例說(shuō)明，最后探討出人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與地上建筑設(shè)計(jì)所存在的區(qū)別。

1?工程概括

本文所選擇的案例為兩棟高層主樓以及一層連體地下室的高層住宅，它們所使用的為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，占地面積約為6.23萬(wàn)平方米，地下室的面積約為8325平方米，且地下室的形狀為長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)度大約在140米左右，地下室的人防面積為6325平方米。通常情況下人防工程為停車場(chǎng)，并且其處于戰(zhàn)爭(zhēng)的狀態(tài)下，能夠達(dá)到甲類核6級(jí)。在人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，選擇的是高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力的混凝上管樁的樁基設(shè)計(jì)^[1]。

2?材料性能所發(fā)生的轉(zhuǎn)變

從材料的力學(xué)性能方面來(lái)說(shuō)，加載速率會(huì)直接影響到材料。具體點(diǎn)來(lái)說(shuō)，對(duì)于一些快速加載的材料，它們有著增強(qiáng)材料強(qiáng)度的作用。根據(jù)人防工程中的相應(yīng)特點(diǎn)，材料一般是承受著常規(guī)武器、核武器爆炸所造成的負(fù)荷影響，這些都屬于偶然性的荷載，并且只會(huì)持續(xù)著較短的時(shí)間，一般持續(xù)時(shí)間為幾毫秒或者是幾十毫秒。同時(shí)，材料的整體結(jié)構(gòu)壽命擁有者動(dòng)態(tài)化這一特點(diǎn)，其會(huì)根據(jù)時(shí)間的推移而發(fā)生一些轉(zhuǎn)變，整體結(jié)構(gòu)壽命期限內(nèi)只需要考慮一次作用便可^[2]。因此，在這種環(huán)境下，結(jié)構(gòu)材料通常會(huì)承受著毫秒級(jí)且十分快速的變形，其對(duì)比與地上建筑來(lái)說(shuō)，要快到成百上千倍，材料的性能也有著較為明顯的改變。此外，為了滿足工程的實(shí)際需求，此工程項(xiàng)目中所使用的混凝土登記為C35，HPB400級(jí)鋼筋，它對(duì)比于上部結(jié)構(gòu)，人防設(shè)計(jì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)能夠提高1.5倍，鋼筋的強(qiáng)度等級(jí)也會(huì)隨之提升1.2倍。

3?彈塑性工程階段設(shè)計(jì)

所謂彈塑性工程階段設(shè)計(jì)，就是指在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)物設(shè)計(jì)的過(guò)程中，不僅要注重結(jié)構(gòu)的彈性工作階段，同時(shí)還需關(guān)注著結(jié)構(gòu)的塑性工作階段。通常情況下，對(duì)于地上建筑來(lái)講，若結(jié)構(gòu)構(gòu)件大于最大化的彈性抗力，便很有可能出現(xiàn)構(gòu)件變形的強(qiáng)開(kāi)。并且，隨著持續(xù)性的載荷影響，會(huì)導(dǎo)致變形持續(xù)存在，最終因?yàn)樽冃芜^(guò)大而出現(xiàn)破壞的問(wèn)題^[3]。因此，在進(jìn)行地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照彈性工作階段進(jìn)行。而對(duì)于人防工程來(lái)講，其通常是遭受到了短時(shí)間的偶然動(dòng)荷載影響，最終讓結(jié)構(gòu)構(gòu)件處于屈服的狀態(tài)。雖然結(jié)構(gòu)本身還是處于變形的狀態(tài)，但是并沒(méi)有破壞到結(jié)構(gòu)，仍然存在著一定的承載作用。因此，在人防動(dòng)荷載的作用影響下，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分發(fā)揮出材料結(jié)構(gòu)塑性變形的優(yōu)勢(shì)，達(dá)到荷載能量的吸收，讓其始終存在于彈塑性工作階段。總之，設(shè)計(jì)人員能夠根據(jù)彈塑性工作階段，開(kāi)展人防地下室的設(shè)計(jì)，最終更好的獲取到構(gòu)件的工作狀態(tài)。

4?截面設(shè)計(jì)中的構(gòu)件延性問(wèn)題

根據(jù)人防工程的具體特點(diǎn)，并綜合考慮彈塑性階段的構(gòu)件延性，在實(shí)際設(shè)計(jì)的過(guò)程中，會(huì)因?yàn)槎喾N部位的載荷力不同，進(jìn)而造成程度不同的破壞形狀，最終導(dǎo)致安全儲(chǔ)備問(wèn)題的出現(xiàn)。通常情況下來(lái)說(shuō)，延性破壞的安全儲(chǔ)備較大，而脆性破壞的安全儲(chǔ)備較小^[4]。因此，在進(jìn)行人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，需要滿足設(shè)計(jì)具有抗力這一基本要求，選擇強(qiáng)柱弱梁以及強(qiáng)剪弱彎的方法設(shè)計(jì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件。通過(guò)這樣的方法，能夠讓構(gòu)件更好的吸收武器爆炸所造成的荷載，以免遭受到脆性破壞。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)充分了解項(xiàng)目工程的具體特點(diǎn)，對(duì)于墻體以及梁柱進(jìn)行細(xì)致的研究，最終設(shè)計(jì)出最佳的方案。此外，為了保障墻柱弱梁這一道工序，在鹽酸墻柱受壓構(gòu)件截面承載力時(shí)，可以降低混凝土抗壓強(qiáng)度動(dòng)力值;為了保障強(qiáng)剪弱彎的效果，在進(jìn)行梁柱斜截面承載力檢驗(yàn)時(shí)，可以降低混凝土抗壓強(qiáng)度。總之，設(shè)計(jì)人員在開(kāi)展具體工作時(shí)，需要結(jié)合人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，并打造出跨高比較小、配筋率較低、混凝土強(qiáng)度較高的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而讓其滿足構(gòu)件的基本延性要求。

5?人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

5.1 防護(hù)密閉門

在進(jìn)行人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，防護(hù)密閉門的門框墻多數(shù)都位于戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)出入口最外位置，通常有著抵擋沖擊波以及抵擋毒劑的作用。而門框墻起到的是支撐防護(hù)密閉門的作用，共需要設(shè)置上、下、左、右四個(gè)方向的墻，同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)根據(jù)相應(yīng)的要求，在進(jìn)行常規(guī)門門框墻設(shè)計(jì)時(shí)，需要按照懸臂構(gòu)件進(jìn)行，并根據(jù)相應(yīng)的規(guī)定計(jì)算出等效靜荷載^[5]。在項(xiàng)目實(shí)踐的過(guò)程中，對(duì)于減小門框墻懸臂構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度這一問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)讓門框墻的受力更加均勻。在本次工程建設(shè)中，門框墻長(zhǎng)為5.8米，人防防護(hù)密閉門選擇FM1520-d2，且設(shè)計(jì)厚度為350毫米。

5.2 臨空墻

對(duì)于臨空墻來(lái)說(shuō)，其具有著以下這些特點(diǎn)：臨空墻的一邊為防空地下室的內(nèi)部，而另外一邊可以直接承受著空氣沖擊波的影響。臨空墻大部分使用的都是鋼筋混凝土機(jī)構(gòu)。在開(kāi)展內(nèi)力計(jì)算這一環(huán)節(jié)中，應(yīng)當(dāng)按照臨空墻外側(cè)所遭受的水平等效荷載進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)頂板的荷載影響，用大偏心受壓構(gòu)件進(jìn)行。此種計(jì)算方式更為安全以及簡(jiǎn)單，十分符合預(yù)防早期輻射的基本規(guī)定以及要求。因此，在此項(xiàng)目工程中，臨空墻的厚度應(yīng)當(dāng)設(shè)置在300毫米，不但可以滿足受力方面所提出的要求，還可以讓其符合防輻射等相應(yīng)規(guī)定^[6]。

5.3 雙面配筋

從上面的建筑形式中來(lái)看，人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以使用雙面配筋這一方法，這種方法十分滿足人防工程的具體要求，并且可以承受住武器爆炸所產(chǎn)生的作用，以免出現(xiàn)構(gòu)件坍塌的現(xiàn)象。在鋼筋混凝土以及墻體中采取雙面配筋這一方法，更加滿足當(dāng)下的復(fù)雜條件，以免混凝土出現(xiàn)粉碎性剝落，讓整體的強(qiáng)度遭受到破壞。

5.4 頂板厚度

按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求，在開(kāi)展防空地下室頂板設(shè)計(jì)時(shí)，需要選擇200毫米厚度的頂板，并且頂板需要具備較強(qiáng)的抗彎能力以及抗剪能力。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員要根據(jù)預(yù)防早期核輻射相關(guān)的厚度規(guī)定，可以選擇300毫米或者是200毫米的工程頂板厚度。

5.5 后澆帶的位置

對(duì)于人防工程來(lái)講，其屬于一個(gè)密閉性較高的空間，比如人防工程中的密閉通道、防毒通道、洗消間以及除塵過(guò)濾室等，這些密閉空間都需要一次性完成相應(yīng)的澆筑工作。而一些結(jié)構(gòu)尺寸比較大的人防地下室平面，一般在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，都是采取設(shè)計(jì)后澆帶的形式^[7]。并且，在這一過(guò)程中，上部的建筑會(huì)出現(xiàn)受力影響，設(shè)計(jì)人員需要盡可能的躲開(kāi)相應(yīng)部位，以免造成二次澆筑現(xiàn)象的發(fā)生，讓人防工程的密閉性遭受到破壞。此外，根據(jù)此項(xiàng)工程的長(zhǎng)條狀這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)將后澆帶設(shè)置到長(zhǎng)度方向中，盡量不要設(shè)置在人防口部位置，進(jìn)而讓后澆帶的位置更加合理、科學(xué)，讓人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作順利完成。

6?結(jié)語(yǔ)

總而言之，人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于綜合性較強(qiáng)的問(wèn)題，它與地上建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比較，有著諸多的不同之處，只有設(shè)計(jì)人員全身心的參與到設(shè)計(jì)工作時(shí)，才可以更加直觀的了解人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所存在的特殊性，進(jìn)而讓人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加有效，具有一定的針對(duì)性，滿足設(shè)計(jì)的基本需求。同時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)更為深入地了解人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中一些技術(shù)性的問(wèn)題，不斷總結(jié)、歸納設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以此提高自身的綜合素養(yǎng)以及設(shè)計(jì)水平，讓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加的合理、科學(xué)，進(jìn)而為公司獲取更多的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。

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