地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)分析

李瀟

摘 要 地下人防工程是建筑行業(yè)中重要的組成部分，這項(xiàng)工程對(duì)現(xiàn)代人們的城市生活有著重要的意義，同時(shí)也是民防現(xiàn)代化建筑過(guò)程中極為重要的步驟，在生產(chǎn)與生活中起著積極的作用。地下人防工程建設(shè)與普通建筑建設(shè)有很大的不同，不僅對(duì)建筑整體的設(shè)計(jì)要求較高，而且還要滿足平戰(zhàn)結(jié)合的相關(guān)設(shè)計(jì)要求，因此對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的探究與分析需要不斷進(jìn)行，本文將主要對(duì)于地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則展開(kāi)討論，以期對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展有所幫助。

關(guān)鍵詞 地下人防工程 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則 構(gòu)件荷載

中圖分類號(hào)：TU91 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2022）04-0103-03

根據(jù)人防工程結(jié)構(gòu)制定的相關(guān)規(guī)范來(lái)說(shuō)，主要以人民防空法為依據(jù)，其中規(guī)定地下人防工程主要的目的是滿足國(guó)家國(guó)防的要求及需要，面對(duì)空軍襲擊或其他事故的發(fā)生時(shí)能夠極大地保護(hù)人民安全。倘若國(guó)家發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或自然災(zāi)害時(shí)，地下人防工程是最主要的基礎(chǔ)建設(shè)，并且地下人防工程要肩負(fù)起國(guó)家的使命，能夠在戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮最有力的作用，有效指揮戰(zhàn)爭(zhēng)和搶救人員的疏散秩序，在戰(zhàn)爭(zhēng)中起到極大的作用，因此，地下人防工程的建設(shè)是必要的。在對(duì)地下人防工程進(jìn)行施工建設(shè)時(shí)，不僅要滿足實(shí)用性功能，同時(shí)還要滿足高效性功能，以下將對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和問(wèn)題進(jìn)行探討。

1 地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要原則

因?yàn)榈叵氯朔拦こ贪l(fā)揮的功能和作用與普通建筑物不一樣，所以在對(duì)地下人防工程進(jìn)行施工設(shè)計(jì)時(shí)要采用特殊的施工工藝和建設(shè)方式。實(shí)際上在對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要依靠一些準(zhǔn)則和原則來(lái)進(jìn)行，尤其是對(duì)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格依靠一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和地下人防工程發(fā)展中的特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行科學(xué)合理的建設(shè)。針對(duì)地下人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則來(lái)說(shuō)，主要能夠分為以下幾點(diǎn)：

1.1 運(yùn)用等效靜載的設(shè)計(jì)方式

通常來(lái)說(shuō)，地下人防工程的設(shè)計(jì)需要考慮多種因素才能進(jìn)行，地下人防工程設(shè)計(jì)師不但要考慮到核武器和常規(guī)武器的正常應(yīng)用和荷載作用能力，還要在其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中觀察動(dòng)荷載對(duì)整體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的作用并進(jìn)行分析。這就表明要運(yùn)用等效靜荷載的設(shè)計(jì)方式，對(duì)地下人防工程進(jìn)行建設(shè)和設(shè)計(jì)時(shí)，主要將動(dòng)荷載對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的效應(yīng)看為對(duì)應(yīng)的靜荷載，根據(jù)地下人防工程模擬的戰(zhàn)事發(fā)揮功能并進(jìn)行專門(mén)化計(jì)算和分析，對(duì)其整體的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，拆分為多個(gè)分工程進(jìn)行測(cè)算和預(yù)算[1]。

1.2 在應(yīng)戰(zhàn)時(shí)對(duì)強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算

地下人防工程建設(shè)與普通住宅工程有較大不同，地下人防工程建設(shè)要考慮到武器的設(shè)定以及防摧毀的功能，在人防工程結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)中，還要考慮到整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，按照相應(yīng)的設(shè)計(jì)要求對(duì)地下人防工程進(jìn)行構(gòu)建，保證其各項(xiàng)指標(biāo)和指數(shù)達(dá)到要求。并且在對(duì)工程進(jìn)行設(shè)計(jì)過(guò)程中，要對(duì)不同位置的構(gòu)件和組成進(jìn)行規(guī)律性控制，保證其整體的相對(duì)穩(wěn)定性，另外還要對(duì)地下人防結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗裂、抗變形的設(shè)計(jì)。

1.3 地下人防工程結(jié)構(gòu)中各部位的抗力應(yīng)相協(xié)調(diào)

地下人防工程結(jié)構(gòu)中，各部分之間抗力應(yīng)該相互協(xié)調(diào)，這是地下人防工程設(shè)計(jì)中的主要原則，也是指導(dǎo)性原則。因?yàn)榈叵氯朔拦こ讨校鱾€(gè)部位所承受的荷載不同，所以每個(gè)部位受破壞形態(tài)和安全性能不一致，它們之間所承受抗力應(yīng)相互協(xié)調(diào)的主要目的就是為了防控薄弱部位發(fā)生損壞，從而破壞整體的形態(tài)，導(dǎo)致整個(gè)地下人防工程的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性受到破壞。其中具體主要包括為：地下人防工程出入口與主要結(jié)構(gòu)之間的相互協(xié)調(diào)、主體部位與其他各個(gè)零碎部位之間的相互協(xié)調(diào)、口部防護(hù)設(shè)備與地下人防工程整體抗力相協(xié)調(diào)等[2]。

1.4 對(duì)墻柱承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)科學(xué)合理性

大多數(shù)企業(yè)都對(duì)墻柱承重結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的設(shè)計(jì)規(guī)范性要求，因?yàn)閴χＳ媒Y(jié)構(gòu)對(duì)建筑整體起著極其重要的作用。在城市建設(shè)中，很多地下人防工程的表面承受著巨大荷載，這部分的荷載主要來(lái)源于地面上部的建筑物，因此，在對(duì)地下人防工程進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該充分考慮到整體承載力的要求，在設(shè)計(jì)與建設(shè)中要保障地下防水工程中墻柱承重結(jié)構(gòu)與地面建筑承重結(jié)構(gòu)相一致，從而提升整體的穩(wěn)定性和承載能力。科學(xué)合理的設(shè)計(jì)墻柱承重結(jié)構(gòu)能夠有效提升地下人防工程的承重能力，使地面建筑物與地下人防工程整體作用于地基，實(shí)現(xiàn)荷載的轉(zhuǎn)移，起到防護(hù)地下人防工程的作用。

1.5 強(qiáng)調(diào)地下人防工程節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)

對(duì)于地下人防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，整體穩(wěn)定性是最關(guān)鍵的設(shè)計(jì)要求，也是防止結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞的關(guān)鍵點(diǎn)，地下人防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與普通建筑工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定差異，這主要體現(xiàn)在建筑延性的不同，地下人防工程結(jié)構(gòu)對(duì)整體延性和整體性要求較高。這就要求注重地下人防工程節(jié)點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)，對(duì)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行仔細(xì)的構(gòu)造與設(shè)計(jì)能夠保證整體延性的提升，另外，在地下人防工程建設(shè)時(shí)要保障整體抗剪能力和抗彎能力，對(duì)于這些抗力要求比一般建筑物更復(fù)雜、更全面。這就要求設(shè)計(jì)人員在對(duì)地下人防結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要按照相關(guān)規(guī)定和規(guī)范，對(duì)各個(gè)節(jié)點(diǎn)構(gòu)造進(jìn)行仔細(xì)設(shè)計(jì)，保障建筑物中各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能夠符合設(shè)計(jì)要求[3]。

1.6 實(shí)現(xiàn)平戰(zhàn)結(jié)合的主體設(shè)計(jì)效果

雖然地下人防工程主要的建設(shè)目標(biāo)是為了作戰(zhàn)防護(hù)應(yīng)用，但其日常主要的狀態(tài)還是冷卻和平狀態(tài)，不在特殊時(shí)期就不會(huì)出現(xiàn)使用的狀況。雖然說(shuō)地下人防工程能夠?yàn)槿藗冞M(jìn)行實(shí)時(shí)的保護(hù)和預(yù)防的準(zhǔn)備，但日常的平和期和閑置狀態(tài)會(huì)造成一定的磨損，而且會(huì)造成一定空間上的浪費(fèi)，因此，在對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)我們也考慮到這一點(diǎn)的利弊，于是就提出了平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)。為了能夠滿足應(yīng)戰(zhàn)時(shí)期和平和時(shí)期兩個(gè)設(shè)計(jì)要求，這種平戰(zhàn)轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)能夠保證地下人防建筑快速實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換，并且能夠便利高效地為人們提供幫助。

2 地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征

當(dāng)前越來(lái)越注意城市國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)，地下人防工程項(xiàng)目建設(shè)的任務(wù)也隨之不斷增加。

但目前為止，我國(guó)的城市地下人防工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)仍不完善，對(duì)于工程建設(shè)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人的要求不高，仍然有很多負(fù)責(zé)人還未接受過(guò)全面的人防知識(shí)學(xué)習(xí)培訓(xùn)，這就導(dǎo)致了其建設(shè)的地下人防工程的施工質(zhì)量難以得到保證。因此迫切需要提高地下人防工程設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人的專業(yè)水平，基于此，就必須對(duì)地下人防工程的整體結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行一個(gè)全面合理的分析總結(jié)?？傮w來(lái)說(shuō)，地下人防工程的結(jié)構(gòu)特征大致分為下述幾個(gè)方面[4]。

2.1 做到平戰(zhàn)結(jié)合

顧名思義，平戰(zhàn)結(jié)合就是保證地下人防工程，無(wú)論是日常使用還是作為戰(zhàn)時(shí)堡壘使用都必須滿足使用要求。為了保證地下人防工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量以及建設(shè)安全，就要在工程設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足這項(xiàng)基本要求，從而滿足人防工程的實(shí)際使用。在地下人防工程整體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的荷載主要為靜荷載，而如果戰(zhàn)爭(zhēng)發(fā)生，地下人防工程格擋爆炸產(chǎn)生的沖擊波等產(chǎn)生的荷載主要為動(dòng)荷載。因此在進(jìn)行地下人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，必須滿足平戰(zhàn)結(jié)合雙面使用要求[5]。

2.2 滿足彈性階段設(shè)計(jì)

目前，大部分城市地下人防工程的建筑材料為鋼筋混凝土。而混凝土構(gòu)件在經(jīng)歷塑形階段時(shí)，會(huì)吸收大量的能量，這些能量的吸收遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其在彈性工作階段時(shí)的吸收量。因此如果要充分地發(fā)揮建筑材料的實(shí)際作用就必須在人防工程進(jìn)行施工前對(duì)其動(dòng)荷載和靜荷載進(jìn)行全面等效的分析。荷載分析方法就是采用科學(xué)合理的靜荷載實(shí)驗(yàn)來(lái)確定人防工程在實(shí)際使用中所必須承受的荷載量，而人防工程在施工設(shè)計(jì)時(shí)，必須使得工程整體施工材料處于動(dòng)荷載的情況下，來(lái)進(jìn)行材料承受荷載量的分析記錄。最后需要對(duì)這些材料所承受的動(dòng)荷載量和靜荷載量進(jìn)行分析總結(jié)，并根據(jù)實(shí)際情況來(lái)調(diào)整材料荷載強(qiáng)度系數(shù)，進(jìn)行彈性階段設(shè)計(jì)，以確保這些材料能夠滿足實(shí)際使用要求，這是地下人防工程設(shè)計(jì)階段特別基礎(chǔ)的一項(xiàng)設(shè)計(jì)點(diǎn)。

2.3 兼顧平時(shí)戰(zhàn)時(shí)共同使用要求

合格的地下人防工程必須兼顧平時(shí)以及戰(zhàn)時(shí)的共同使用要求。人防工程地下室在建設(shè)時(shí)也必須遵守平戰(zhàn)結(jié)合，在進(jìn)行實(shí)際布置、通風(fēng)和防水排水以及供電等方面的建設(shè)時(shí)，必須在滿足戰(zhàn)時(shí)需求這項(xiàng)基本條件的前提下保證其能夠發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益。平時(shí)使用要求整個(gè)地下工程各個(gè)地下室區(qū)域相互連接，并且為了方便實(shí)際使用工程，保證工程安全，必須設(shè)置多個(gè)地下室出入口。按戰(zhàn)時(shí)要求使用的防護(hù)性，這些出入洞口必須和室外聯(lián)通處進(jìn)行封鎖。不同時(shí)期，不同的使用需求，就要求地下人防工程在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要采用專業(yè)合理的措施，從而保證工程在使用時(shí)能夠最快的實(shí)現(xiàn)平時(shí)通風(fēng)到戰(zhàn)時(shí)封閉的快速轉(zhuǎn)換性，從而兼顧平時(shí)以及戰(zhàn)時(shí)的共同使用需求。

3 地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行中存在的要點(diǎn)問(wèn)題

3.1 綜合考慮地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通建筑物之間的差異

在對(duì)地下人防工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，各部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件界面的設(shè)計(jì)與內(nèi)應(yīng)力的要求都是必要考慮的，這也是地下人防工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。能夠綜合分析和考慮地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通建筑之間的差異，是我們提升的關(guān)鍵，也是對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要分析點(diǎn)。

從整體地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的程序上來(lái)看，主要能分為三個(gè)方面，包括有設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方案、內(nèi)應(yīng)力計(jì)算分析、結(jié)構(gòu)截面整體設(shè)計(jì)，其中對(duì)于內(nèi)應(yīng)力分析來(lái)說(shuō)，主體工作與普通建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相差不大。對(duì)于整體界面設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)與普通建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法也大致相同。主要存在的差異來(lái)源于對(duì)地下人防結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析時(shí)要考慮各項(xiàng)抗力等級(jí)要求，對(duì)各項(xiàng)功能和作用的發(fā)揮要做好保障性工作?？傊?，在對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要積極考慮其與其他建筑物之間的不同，綜合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與地下人防工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)來(lái)分析并設(shè)計(jì)。從而來(lái)準(zhǔn)確地對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，也有利于今后地下人防工程發(fā)揮功能和作用，準(zhǔn)確地達(dá)到防護(hù)的實(shí)際要求。

3.2 注意地下人防工程中各項(xiàng)構(gòu)件荷載的設(shè)計(jì)要求

對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，主體結(jié)構(gòu)主要為靜荷載。在和平時(shí)期為靜荷載，當(dāng)發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)，主體靜荷載就會(huì)轉(zhuǎn)化為動(dòng)荷載，從而進(jìn)行防御功能和攻擊功能，這些荷載變?yōu)閯?dòng)荷載的主體形式為沖擊荷載。然而，對(duì)于這些荷載的研究和設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還存在對(duì)荷載的選擇問(wèn)題，如何科學(xué)有效的選擇荷載在主體結(jié)構(gòu)上能夠?qū)崿F(xiàn)高效功能的轉(zhuǎn)化是我們面臨的主要挑戰(zhàn)和問(wèn)題，對(duì)于這項(xiàng)難題的研究和探索也是我們首要的任務(wù)。在對(duì)荷載轉(zhuǎn)變問(wèn)題及荷載的應(yīng)用方式問(wèn)題上，要注重主體結(jié)構(gòu)各個(gè)構(gòu)件荷載的設(shè)計(jì)要求，針對(duì)其發(fā)展特點(diǎn)，以及功能要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。第一步應(yīng)該明確荷載的形式轉(zhuǎn)變，當(dāng)發(fā)生爆炸時(shí)，動(dòng)荷載就會(huì)轉(zhuǎn)化為等效靜荷載，根據(jù)荷載的形式狀態(tài)，按照材料以結(jié)構(gòu)力學(xué)方式對(duì)荷載進(jìn)行分析和計(jì)算，從而設(shè)計(jì)出一個(gè)科學(xué)合理的荷載狀態(tài)和數(shù)值。另外還能對(duì)整體工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，精準(zhǔn)分析到每一個(gè)構(gòu)件，有效解決荷載設(shè)計(jì)要求問(wèn)題。

3.3 積極考慮與建筑功能相結(jié)合的設(shè)計(jì)要求

對(duì)人防工程進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要與整體建筑結(jié)構(gòu)功能和作用要求結(jié)合起來(lái)，并且建立科學(xué)的計(jì)算模型，布置一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)主體，將地下人防工程中各個(gè)構(gòu)建有效的組合起來(lái)，從而發(fā)揮出設(shè)計(jì)要求中的功能，為了使人防工程與建筑功能更加協(xié)調(diào)，還應(yīng)該對(duì)各個(gè)構(gòu)件設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行合理性選擇，要考慮到各方面的科學(xué)性、合理性以及經(jīng)濟(jì)性。確保地下人防工程中各個(gè)構(gòu)件的承載能力符合要求，保障構(gòu)建的牢固穩(wěn)定性，從而才能有利于發(fā)揮建筑物整體的功能，保障我國(guó)地下人防工程的防護(hù)水平與質(zhì)量[6]。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前經(jīng)濟(jì)水平不斷上升，人們的生產(chǎn)生活都發(fā)生了巨大的變化，每個(gè)行業(yè)中各項(xiàng)專業(yè)工程也在迅速地完善和更新中。對(duì)于地下人防工程來(lái)說(shuō)已經(jīng)發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)化和優(yōu)化，通過(guò)對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)的原則及特征分析，我們能看出地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已經(jīng)由最初的復(fù)雜模式轉(zhuǎn)為高效模式，由傳統(tǒng)的建筑形式轉(zhuǎn)化為美觀堅(jiān)固的建筑形式，更是在功能與作用上實(shí)現(xiàn)了良好實(shí)質(zhì)的改變。為了使我國(guó)地下人防工程能夠更加體現(xiàn)出現(xiàn)代城市的理念，開(kāi)辟出新的空間、新的理念，我們要不斷對(duì)地下人防工程綜合特點(diǎn)進(jìn)行探討和分析，從而為今后的實(shí)驗(yàn)與研究提供借鑒。

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