人防工程結構設計與地上建筑結構設計區別分析

韓林

摘?要：隨著我國經濟水平的不斷提升，人們越發關注人防工程結構設計。在進行人防工程設計以及施工的過程中，絕大多數都需要考慮到地下車庫以及地下商場的情況。為了保障人防工程的整體質量，應當注重對結構設計這一環境，予以足夠的重視，進而讓人防工程順利的展開?；诖?，本文結合人防工程結構設計的實際情況，探討人防工程結構設計與地上建筑結構設計的區別，并闡述了結構設計中容易忽略的問題，希望能夠為相關研究人員提供一些參考。

關鍵詞：人防工程結構設計;地上建筑結構設計;區別

人防工程結構有著振動性、防護密閉性、動靜荷載等效性等特點，在進行設計時需要充分考慮以上設計要求。設計人員只有真正理解這些特點，才能夠全面掌握人防結構設計的具體內容，進而提高人防工程結構設計的效率以及質量。同時，由于人防工程結構設計與地上建筑結構設計存在著差異，設計人們應當知道二者間的區別，進而讓人防工程質量以及設計質量都得到質的飛躍。本文主要從人防工程結構中的材料、內力、構造等設計要點進行研究，并結合相應的實例說明，最后探討出人防結構設計與地上建筑設計所存在的區別。

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構，占地面積約為6.23萬平方米，地下室的面積約為8325平方米，且地下室的形狀為長條狀，長度大約在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，并且其處于戰爭的狀態下，能夠達到甲類核6級。在人防結構設計上，選擇的是高強預應力的混凝上管樁的樁基設計^[1]。

2?材料性能所發生的轉變

從材料的力學性能方面來說，加載速率會直接影響到材料。具體點來說，對于一些快速加載的材料，它們有著增強材料強度的作用。根據人防工程中的相應特點，材料一般是承受著常規武器、核武器爆炸所造成的負荷影響，這些都屬于偶然性的荷載，并且只會持續著較短的時間，一般持續時間為幾毫秒或者是幾十毫秒。同時，材料的整體結構壽命擁有者動態化這一特點，其會根據時間的推移而發生一些轉變，整體結構壽命期限內只需要考慮一次作用便可^[2]。因此，在這種環境下，結構材料通常會承受著毫秒級且十分快速的變形，其對比與地上建筑來說，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，為了滿足工程的實際需求，此工程項目中所使用的混凝土登記為C35，HPB400級鋼筋，它對比于上部結構，人防設計混凝土的強度等級能夠提高1.5倍，鋼筋的強度等級也會隨之提升1.2倍。

3?彈塑性工程階段設計

所謂彈塑性工程階段設計，就是指在進行建筑結構物設計的過程中，不僅要注重結構的彈性工作階段，同時還需關注著結構的塑性工作階段。通常情況下，對于地上建筑來講，若結構構件大于最大化的彈性抗力，便很有可能出現構件變形的強開。并且，隨著持續性的載荷影響，會導致變形持續存在，最終因為變形過大而出現破壞的問題^[3]。因此，在進行地上建筑結構設計時，需要按照彈性工作階段進行。而對于人防工程來講，其通常是遭受到了短時間的偶然動荷載影響，最終讓結構構件處于屈服的狀態。雖然結構本身還是處于變形的狀態，但是并沒有破壞到結構，仍然存在著一定的承載作用。因此，在人防動荷載的作用影響下，設計人員應當充分發揮出材料結構塑性變形的優勢，達到荷載能量的吸收，讓其始終存在于彈塑性工作階段?？傊?，設計人員能夠根據彈塑性工作階段，開展人防地下室的設計，最終更好的獲取到構件的工作狀態。

4?截面設計中的構件延性問題

根據人防工程的具體特點，并綜合考慮彈塑性階段的構件延性，在實際設計的過程中，會因為多種部位的載荷力不同，進而造成程度不同的破壞形狀，最終導致安全儲備問題的出現。通常情況下來說，延性破壞的安全儲備較大，而脆性破壞的安全儲備較小^[4]。因此，在進行人防地下室結構設計時，需要滿足設計具有抗力這一基本要求，選擇強柱弱梁以及強剪弱彎的方法設計鋼筋混凝土結構構件。通過這樣的方法，能夠讓構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，設計人員應當充分了解項目工程的具體特點，對于墻體以及梁柱進行細致的研究，最終設計出最佳的方案。此外，為了保障墻柱弱梁這一道工序，在鹽酸墻柱受壓構件截面承載力時，可以降低混凝土抗壓強度動力值;為了保障強剪弱彎的效果，在進行梁柱斜截面承載力檢驗時，可以降低混凝土抗壓強度?？傊?，設計人員在開展具體工作時，需要結合人防工程的結構設計特點，并打造出跨高比較小、配筋率較低、混凝土強度較高的設計方案，進而讓其滿足構件的基本延性要求。

5?人防地下室結構設計要點

5.1 防護密閉門

在進行人防工程結構設計時，防護密閉門的門框墻多數都位于戰爭時出入口最外位置，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密閉門的作用，共需要設置上、下、左、右四個方向的墻，同時，還應當根據相應的要求，在進行常規門門框墻設計時，需要按照懸臂構件進行，并根據相應的規定計算出等效靜荷載^[5]。在項目實踐的過程中，對于減小門框墻懸臂構件計算長度這一問題，應當讓門框墻的受力更加均勻。在本次工程建設中，門框墻長為5.8米，人防防護密閉門選擇FM1520-d2，且設計厚度為350毫米。

5.2 臨空墻

對于臨空墻來說，其具有著以下這些特點：臨空墻的一邊為防空地下室的內部，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構。在開展內力計算這一環節中，應當按照臨空墻外側所遭受的水平等效荷載進行計算，并根據頂板的荷載影響，用大偏心受壓構件進行。此種計算方式更為安全以及簡單，十分符合預防早期輻射的基本規定以及要求。因此，在此項目工程中，臨空墻的厚度應當設置在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規定^[6]。

5.3 雙面配筋

從上面的建筑形式中來看，人防結構構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生的作用，以免出現構件坍塌的現象。在鋼筋混凝土以及墻體中采取雙面配筋這一方法，更加滿足當下的復雜條件，以免混凝土出現粉碎性剝落，讓整體的強度遭受到破壞。

5.4 頂板厚度

按照相應的設計要求，在開展防空地下室頂板設計時，需要選擇200毫米厚度的頂板，并且頂板需要具備較強的抗彎能力以及抗剪能力。同時，設計人員要根據預防早期核輻射相關的厚度規定，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

對于人防工程來講，其屬于一個密閉性較高的空間，比如人防工程中的密閉通道、防毒通道、洗消間以及除塵過濾室等，這些密閉空間都需要一次性完成相應的澆筑工作。而一些結構尺寸比較大的人防地下室平面，一般在進行設計時，都是采取設計后澆帶的形式^[7]。并且，在這一過程中，上部的建筑會出現受力影響，設計人員需要盡可能的躲開相應部位，以免造成二次澆筑現象的發生，讓人防工程的密閉性遭受到破壞。此外，根據此項工程的長條狀這一特點，設計人員應當將后澆帶設置到長度方向中，盡量不要設置在人防口部位置，進而讓后澆帶的位置更加合理、科學，讓人防工程結構設計工作順利完成。

6?結語

總而言之，人防工程結構設計屬于綜合性較強的問題，它與地上建筑結構設計相比較，有著諸多的不同之處，只有設計人員全身心的參與到設計工作時，才可以更加直觀的了解人防工程結構設計所存在的特殊性，進而讓人防工程結構設計更加有效，具有一定的針對性，滿足設計的基本需求。同時，設計人員應當更為深入地了解人防工程結構設計中一些技術性的問題，不斷總結、歸納設計經驗，以此提高自身的綜合素養以及設計水平，讓結構設計更加的合理、科學，進而為公司獲取更多的經濟效益以及社會效益。

參考文獻：

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[5]肖斌.高層建筑的人防工程結構設計方法[J].住宅與房地產，2018（31）：61.

[6]張政欽.探析地下室人防工程結構設計的關鍵點[J].建材與裝飾，2018（31）：78-79.

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