高層建筑下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

許少洪

（廣東人防建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東　廣州　510405）

高層建筑下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

許少洪

（廣東人防建筑設(shè)計(jì)院有限公司，廣東廣州510405）

目前，我國(guó)城市建設(shè)不斷發(fā)展，高層建筑逐年增多，其相關(guān)的安全防護(hù)工程日漸受到人們的關(guān)注與重視。由于人防工程關(guān)乎人民群眾的財(cái)產(chǎn)和生命安全，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題備受關(guān)注?；诖耍槍?duì)高層建筑中此項(xiàng)工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行相關(guān)研究與分析，力求進(jìn)一步提高人防工程的安全防護(hù)作用和建設(shè)價(jià)值。

高層建筑；人防工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

目前，國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，城市化進(jìn)程日益加快，國(guó)內(nèi)主要的建筑結(jié)構(gòu)為節(jié)省空間開始轉(zhuǎn)向高層建筑結(jié)構(gòu)，作為高層建筑建設(shè)中極為重要的人防工程，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題逐漸引起人們的廣泛關(guān)注［1］。人防工程，在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期可以為人民群眾提供庇護(hù)港灣，保障其生命和財(cái)產(chǎn)安全，所以必須確保其建設(shè)質(zhì)量。只有細(xì)致做好人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能提高其最大的利用效果。

1　工程實(shí)例

某高層建筑為住宅樓，主樓一共26層，地下有2層地下室，分別為儲(chǔ)藏室和人防地下室。人防地下室多數(shù)會(huì)被設(shè)計(jì)者安置在負(fù)二層。其人防等級(jí)為核6級(jí)。地下停車場(chǎng)建在主樓的四周，采用的是框架結(jié)構(gòu)、獨(dú)立式基礎(chǔ)形式。其基礎(chǔ)的底標(biāo)高同主樓的基礎(chǔ)底標(biāo)高相同，頂板標(biāo)高設(shè)置在負(fù)一層的層間。頂板上方實(shí)行了1.6m的覆土結(jié)構(gòu)。車庫和主樓為一體結(jié)構(gòu)。此外，工程還建設(shè)了2層裙房，位于主樓之外，使用的是框架結(jié)構(gòu)。裙房與主樓脫開是從車庫頂板開始。

2　人防工程概述

2.1人防工程概念及主要工程類型

人防工程，全稱是人民防空工程，工程建設(shè)目的是戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生時(shí)期為人民群眾提供安全防護(hù)場(chǎng)所，人們可以在該處進(jìn)行物資隱藏、人員躲避及醫(yī)療救護(hù)等。近年來，人防工程主要形成了4種建筑類型，包括坑道式、地道式、附建式及單建式。其中，高層建筑中尤以附建式的應(yīng)用最為廣泛［2］。附建式的人防工程，其建設(shè)步驟相對(duì)較少，建設(shè)方便，對(duì)建筑面積的要求不高，同時(shí)建設(shè)投入資金較少。對(duì)戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的避難有很好的應(yīng)用效果，防空能力比較強(qiáng)。目前，其是防空工程建設(shè)的主體建設(shè)，應(yīng)用最為廣泛。值得一提的是該建筑形式的經(jīng)濟(jì)效益。因?yàn)楦郊降慕Y(jié)構(gòu)多是建在建筑主體內(nèi)部的地下，相比較其他結(jié)構(gòu)來說，其相當(dāng)于是一體的建筑結(jié)構(gòu)，對(duì)節(jié)約建設(shè)成本的工程來說其是首選。目前，很多建筑尤其是高層建筑在建設(shè)最初就會(huì)設(shè)置地下室，人防工程建成后可以臨時(shí)用來儲(chǔ)藏各種物品，充當(dāng)儲(chǔ)藏室使用。此外，可以臨時(shí)作車庫使用，如圖1所示。戰(zhàn)時(shí)則可以轉(zhuǎn)為避難場(chǎng)所。其使用價(jià)值顯著，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

圖1　可作地下車路使用的地下人防結(jié)構(gòu)圖

2.2人防工程設(shè)計(jì)原理

人防工程結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，一定要充分考慮其防護(hù)能力，增強(qiáng)其核彈爆炸后的沖擊荷載。所以，在設(shè)計(jì)時(shí)一定要簡(jiǎn)化計(jì)算動(dòng)荷載的內(nèi)力計(jì)算，使其與動(dòng)荷作用狀態(tài)的受力情況保持一致。主要方法可以采用等效靜載法等。

3　人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的最終研究結(jié)果

3.1基礎(chǔ)設(shè)計(jì)研究

良好的結(jié)構(gòu)承載力，加之結(jié)構(gòu)可靠性才能構(gòu)建一個(gè)良好的人防基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行承載力和可靠性的判定，需要對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析和計(jì)算。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中要充分地考慮其經(jīng)濟(jì)效益，只有多方面的研究和計(jì)算下才能構(gòu)建最佳的人防工程。首先，從安全性考慮，在進(jìn)行人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)一定要驗(yàn)算結(jié)構(gòu)的承載力。在設(shè)計(jì)時(shí)，要選擇最不利的情況作為控制參照。驗(yàn)算要從兩方面一同進(jìn)行，一是和平時(shí)期的驗(yàn)算。驗(yàn)算方法為活載、恒載乘以其具體相應(yīng)的分項(xiàng)系數(shù)。二是戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)期的驗(yàn)算。要考慮到核彈爆炸等效靜荷載和恒載，這時(shí)可以不用考慮活載。核爆荷載不用乘以分項(xiàng)系數(shù)。因?yàn)楦邔咏ㄖ鳂堑膶訑?shù)很多，其結(jié)構(gòu)自重很大。所以，在對(duì)其進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，一定要計(jì)算出2個(gè)不同時(shí)期的數(shù)值，然后比較之后取其中的最大值［3］。

在設(shè)計(jì)施工裙房時(shí)，為了節(jié)省化工產(chǎn)品的施工成本，提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，所以一般都設(shè)計(jì)2層左右，使用獨(dú)立式建筑基礎(chǔ)施工方式。這種兩層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工一定要充分考慮其本身的防水功能，所以多會(huì)設(shè)計(jì)一層防水板，既能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，還較為經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，具有節(jié)能環(huán)保效應(yīng)。實(shí)際的建筑設(shè)計(jì)有時(shí)會(huì)出現(xiàn)結(jié)構(gòu)分離四周的土壤情況，為了提高其穩(wěn)定性，必須在地下人防結(jié)構(gòu)中鋪設(shè)土壤，此次工程中1.6m厚的土壤鋪設(shè)就是因?yàn)榇朔N目的。一系列的地下結(jié)構(gòu)建設(shè)目的都是為了保障結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及可靠性。

還有就是考量主樓基礎(chǔ)下的地基承載力的深度問題。一些建筑的主樓地下室四周設(shè)有裙房地下室，如果其設(shè)計(jì)采用的是筏型基礎(chǔ)，加之其負(fù)載重量相同于挖出的土體重量，那么進(jìn)行深度修正就可以按照地面至樓的基底距離設(shè)計(jì)即可。本文研究的是獨(dú)立基礎(chǔ)形式，所以裙房基礎(chǔ)的修正深度就可以依照主樓的地基至裙房地下室的地面距離。

3.2頂板設(shè)計(jì)研究

高層建筑中的人防工程多建在地下，所以其上部的結(jié)構(gòu)一定要具有一定的安全性和穩(wěn)固性，這樣才能承托起整個(gè)高層建筑。一個(gè)高層建筑最重要的建筑就是地基建設(shè)，一旦地基建設(shè)做不好，很可能造成高層的穩(wěn)固性受到影響，嚴(yán)重情況下可能會(huì)致使樓層坍塌，危害人民群眾的生命安全?？梢婍敯逶O(shè)計(jì)對(duì)高層建筑的穩(wěn)固性有很大的影響。在設(shè)計(jì)地下人防的上部結(jié)構(gòu)時(shí)，其型式選擇一定要合適且匹配。對(duì)于本項(xiàng)工程來說，地面不用設(shè)計(jì)人防結(jié)構(gòu)，只要選擇好構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸及合理荷載即可。

3.3構(gòu)造設(shè)計(jì)研究

良好的人防工程需要具備一定的承受荷載能力，尤其是承受一些大爆炸引發(fā)的動(dòng)荷載作用。所以，該項(xiàng)工程的建設(shè)所需的結(jié)構(gòu)材科及抗?jié)B等級(jí)等必須較普通的建筑結(jié)構(gòu)高，同時(shí)構(gòu)件的最小厚度也要高于普通結(jié)構(gòu)。通常地下人防工程中的結(jié)構(gòu)構(gòu)件需要較大的截面尺寸，所以在設(shè)計(jì)時(shí)一定要充分控制受力鋼筋的百分率。這樣就能夠增加結(jié)構(gòu)的荷載能力，減少壓塌、崩潰現(xiàn)象。在對(duì)地下人防工程的板和墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)其兩面都加設(shè)鋼筋。增加混凝土和鋼筋共同受力作用。值得注意的是，伸縮縫和沉降縫切勿設(shè)置在防護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)。在室外的出入口或者在與主體結(jié)構(gòu)連接的部分設(shè)置沉降縫為好。

4　結(jié)語

目前的高層建筑設(shè)計(jì)中，人防工程是其重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部分之一。相關(guān)的人防設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，正在積極融合高層建筑理念，盡量滿足高層建筑的設(shè)計(jì)要求。本文結(jié)合高層建筑的設(shè)計(jì)案例對(duì)其中的人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了相關(guān)論述與研究，概述了其設(shè)計(jì)概念與設(shè)計(jì)原理，并具體提出了相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、頂板設(shè)計(jì)及構(gòu)造設(shè)計(jì)等。

［1］張杰.高層建筑地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究［J］.建筑知識(shí)（學(xué)術(shù)刊），2013（12）：52.

［2］喻敬錄.高層建筑人防地下室的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)淺析［J］.工業(yè)設(shè)計(jì)，2012（A02）：32-33.

［3］顧渭建，馮麗，王靜.人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要關(guān)注的幾個(gè)問題（下）［J］.中國(guó)人民防空，2012（12）：65-67.

Research on Design of Civil Air Defense Engineering Structure under High Rise Building

Xu Shaohong
（Guangdong Civil Air Defence Architectural Institute Co.Ltd.，Guangzhou Guangdong 510405）

At present，the urban construction of our country has been developing continuously，the highrise buildings are increasing year by year，and the related safety protection engineering is paid more and more attention by people.As the civil air defense project is related to the people's property and life safety，so its structural design and other issues were paid more attention.Based on this，the structural design of the high-rise building of the project was studied，to further improve the safety protection and construction of civil air defense engineering value.

high-rise buildings；civil air defense projects；structure design

TU933

A

1003-5168（2016）05-0103-02

2016-04-20

許少洪（1980-），男，本科，中級(jí)工程師，研究方向：多層人防地下室設(shè)計(jì)。