許少洪

（廣東人防建筑設(shè)計院有限公司，廣東　廣州　510405）

高層建筑下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計研究

許少洪

（廣東人防建筑設(shè)計院有限公司，廣東廣州510405）

目前，我國城市建設(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)乎人民群眾的財產(chǎn)和生命安全，所以其結(jié)構(gòu)設(shè)計等問題備受關(guān)注?；诖耍槍Ω邔咏ㄖ写隧椆こ痰慕Y(jié)構(gòu)設(shè)計情況進(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)價值。

高層建筑；人防工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計

目前，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展快速，城市化進(jìn)程日益加快，國內(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)計問題逐漸引起人們的廣泛關(guān)注［1］。人防工程，在戰(zhàn)爭時期可以為人民群眾提供庇護(hù)港灣，保障其生命和財產(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，才能提高其最大的利用效果。

1　工程實例

某高層建筑為住宅樓，主樓一共26層，地下有2層地下室，分別為儲藏室和人防地下室。人防地下室多數(shù)會被設(shè)計者安置在負(fù)二層。其人防等級為核6級。地下停車場建在主樓的四周，采用的是框架結(jié)構(gòu)、獨立式基礎(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)爭發(fā)生時期為人民群眾提供安全防護(hù)場所，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)步驟相對較少，建設(shè)方便，對建筑面積的要求不高，同時建設(shè)投入資金較少。對戰(zhàn)爭時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。因為附件式的結(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)最初就會設(shè)置地下室，人防工程建成后可以臨時用來儲藏各種物品，充當(dāng)儲藏室使用。此外，可以臨時作車庫使用，如圖1所示。戰(zhàn)時則可以轉(zhuǎn)為避難場所。其使用價值顯著，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)計原理

人防工程結(jié)構(gòu)在進(jìn)行設(shè)計時，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)計時一定要簡化計算動荷載的內(nèi)力計算，使其與動荷作用狀態(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)計的最終研究結(jié)果

3.1基礎(chǔ)設(shè)計研究

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，需要對這些內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的分析和計算。同時，在設(shè)計中要充分地考慮其經(jīng)濟(jì)效益，只有多方面的研究和計算下才能構(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)計時一定要驗算結(jié)構(gòu)的承載力。在設(shè)計時，要選擇最不利的情況作為控制參照。驗算要從兩方面一同進(jìn)行，一是和平時期的驗算。驗算方法為活載、恒載乘以其具體相應(yīng)的分項系數(shù)。二是戰(zhàn)爭時期的驗算。要考慮到核彈爆炸等效靜荷載和恒載，這時可以不用考慮活載。核爆荷載不用乘以分項系數(shù)。因為高層建筑主樓的層數(shù)很多，其結(jié)構(gòu)自重很大。所以，在對其進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計時，一定要計算出2個不同時期的數(shù)值，然后比較之后取其中的最大值［3］。

在設(shè)計施工裙房時，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2層左右，使用獨立式建筑基礎(chǔ)施工方式。這種兩層結(jié)構(gòu)的設(shè)計施工一定要充分考慮其本身的防水功能，所以多會設(shè)計一層防水板，既能夠提高建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，還較為經(jīng)濟(jì)實惠，具有節(jié)能環(huán)保效應(yīng)。實際的建筑設(shè)計有時會出現(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)就是因為此種目的。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)計即可。本文研究的是獨立基礎(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高層建筑。一個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)重情況下可能會致使樓層坍塌，危害人民群眾的生命安全?？梢婍敯逶O(shè)計對高層建筑的穩(wěn)固性有很大的影響。在設(shè)計地下人防的上部結(jié)構(gòu)時，其型式選擇一定要合適且匹配。對于本項工程來說，地面不用設(shè)計人防結(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)的動荷載作用。所以，該項工程的建設(shè)所需的結(jié)構(gòu)材科及抗?jié)B等級等必須較普通的建筑結(jié)構(gòu)高，同時構(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)計時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。在對地下人防工程的板和墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要對其兩面都加設(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)計中，人防工程是其重要的結(jié)構(gòu)設(shè)計部分之一。相關(guān)的人防設(shè)計結(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)計要求。本文結(jié)合高層建筑的設(shè)計案例對其中的人防結(jié)構(gòu)設(shè)計問題進(jìn)行了相關(guān)論述與研究，概述了其設(shè)計概念與設(shè)計原理，并具體提出了相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)計、頂板設(shè)計及構(gòu)造設(shè)計等。

［1］張杰.高層建筑地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計研究［J］.建筑知識（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)計淺析［J］.工業(yè)設(shè)計，2012（A02）：32-33.

［3］顧渭建，馮麗，王靜.人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計需要關(guān)注的幾個問題（下）［J］.中國人民防空，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，中級工程師，研究方向：多層人防地下室設(shè)計。