余申江

摘要：在遭受唐山大地震和汶川大地震兩次重大地震后，人們認(rèn)識(shí)到建筑項(xiàng)目的抗震重要性，于是人防結(jié)構(gòu)和抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量越來越受到人們的重視。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在某些方面存在共同點(diǎn)，同時(shí)也存在差異，設(shè)計(jì)人員可以取長補(bǔ)短，通過優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高建筑物的使用質(zhì)量和使用年限，鑒于此，本文主要分析探討了人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的比較情況，以供參閱。

關(guān)鍵詞：人防結(jié)構(gòu);抗震結(jié)構(gòu);設(shè)計(jì)比較

抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是通過結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)安排，能夠預(yù)防一定地震級(jí)別對(duì)建筑物的摧殘，而人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目的主要是為了保護(hù)常規(guī)武器或者核武器荷載作用下建筑物的震動(dòng)不影響到群眾的人身安全，除此之外，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也應(yīng)能承受地震動(dòng)荷載。從根本上說二者的建筑施工都是以減少震動(dòng)危害為目的的，因此具有一定程度的相同點(diǎn)，同時(shí)由于二者所承受的震動(dòng)性質(zhì)不一致，因此實(shí)際的設(shè)計(jì)手段也存在差異。

1設(shè)計(jì)原則的對(duì)比

建筑工程人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則相同，二者的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都要盡可能地要求高延性，盡量避免設(shè)計(jì)建筑工程結(jié)構(gòu)的脆性破壞，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于擬建建筑工程鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件通常都具有“強(qiáng)柱弱梁”、“強(qiáng)剪弱彎”等基本設(shè)計(jì)原則。同時(shí)，二者還遵循建筑工程內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的相互協(xié)調(diào)、協(xié)同工作的原則，盡量較少在結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)與施工當(dāng)中出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)或部位。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還需考慮結(jié)構(gòu)構(gòu)件各個(gè)部位能夠正常地工作，杜絕出現(xiàn)存在薄弱環(huán)節(jié)或部位導(dǎo)致工程結(jié)構(gòu)整體抵抗應(yīng)力作用不足等情況，而工程抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣著重強(qiáng)調(diào)于此點(diǎn)，以防止因?yàn)榘l(fā)生偶然荷載或突發(fā)事件造成大震結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)或部位的倒塌，這一點(diǎn)與工程力學(xué)上所講的應(yīng)力集中現(xiàn)象類似。由于建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件如果具有較大的延性，可利用吸收結(jié)構(gòu)內(nèi)部動(dòng)能和抵抗結(jié)構(gòu)外部動(dòng)荷載。因此，對(duì)于工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高延性極具可實(shí)施性，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)如何提高延性的構(gòu)造措施主要是通過利用以上原則展開的，如可以充分地利用結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件或大偏心受壓構(gòu)件的變形吸收動(dòng)荷載的能量，通過緩沖作用減輕各個(gè)構(gòu)件支座截面的抗剪負(fù)擔(dān)和受力柱的抗壓負(fù)擔(dān)，以確保建筑結(jié)構(gòu)在完全曲屈服前不再出現(xiàn)另外的剪切力破壞，在屈服后還具有足夠的延性以保證構(gòu)件形成最終的塑性破壞，從而達(dá)到提高建筑結(jié)構(gòu)整體承載力的目的。

2荷載作用方式的比較

兩者均為動(dòng)荷載，設(shè)計(jì)時(shí)均按一次作用考慮，荷載作用時(shí)間都很短。人防荷載具有量值大、作用時(shí)間短且不斷衰減等特點(diǎn)。人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要考慮抵抗空氣沖擊波，因此人防荷載對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面的是直接作用，其動(dòng)荷載直接作用于構(gòu)件，其作用為外力;而地震動(dòng)荷載則是由于地震時(shí)地面運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)作用，是間接的作用。抗震區(qū)的建筑物均會(huì)承受地震作用。由于核爆動(dòng)荷載是偶然性荷載，鋼筋混凝土構(gòu)件又允許開裂，因此比之靜荷載作用下構(gòu)件的安全度可適當(dāng)降低。在核爆動(dòng)荷載作用下，地基承載力有較大提高，同時(shí)安全系數(shù)也可取較低，在這種瞬間荷載作用下，一般不會(huì)產(chǎn)生因地基失效引起結(jié)構(gòu)破壞，因此基礎(chǔ)計(jì)算一般可以不考慮人防荷載，但一些建筑需要考慮地震作用效應(yīng)。《人防規(guī)范》將人防荷載簡化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載并不是實(shí)際作用的力，但它方便了設(shè)計(jì)計(jì)算可以用靜力分析的模式進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算;設(shè)計(jì)時(shí)等效靜荷載的大小的確定主要與設(shè)防抗力等級(jí)有關(guān)。人防荷載的分項(xiàng)系數(shù)=1，原因是偶然性荷載不乘分項(xiàng)系數(shù);人防結(jié)構(gòu)可靠度要求比工民建結(jié)構(gòu)低。地震作用大小與筑物所處的場地條件及土質(zhì)情況、及建筑物自振周期、振型、阻尼及抗震設(shè)防烈度有關(guān)。根據(jù)抗震設(shè)防烈度和場地條件確定不同的抗震等級(jí)。

3設(shè)計(jì)方式對(duì)比

以物理學(xué)角度分析，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)旨在提高構(gòu)件的受壓能力。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法也是以物理方式利用等效靜荷進(jìn)行設(shè)計(jì)工作。建筑抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以建筑工程在施工和使用過程中進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，輔助建筑構(gòu)件在動(dòng)荷載整合作用下，利用構(gòu)件與相應(yīng)靜電荷載下?lián)锨€相似性，同時(shí)利用動(dòng)荷載作用下建筑構(gòu)件破壞規(guī)律與靜荷載作用破壞規(guī)律的相似性進(jìn)行整體作用。動(dòng)力分析狀態(tài)下，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以簡化為自由體系，通過分析得出動(dòng)力指數(shù)，以動(dòng)力系數(shù)和動(dòng)荷載相乘便可得到等效靜荷載。在等效靜荷載作用下，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件各項(xiàng)內(nèi)力可以在各種動(dòng)荷載作用下呈現(xiàn)最大值。另外，提高人防結(jié)構(gòu)質(zhì)量，需要選取科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案，還需采用較為高效的建筑結(jié)構(gòu)材料。目前施工企業(yè)為了提高原有建筑材料的使用性能，一般在建筑材料內(nèi)加入一些其他材料用來調(diào)整材料強(qiáng)度，然后通過建筑構(gòu)件在動(dòng)荷載作用下的變形作用進(jìn)行延性加升，最后按照允許延性比計(jì)算設(shè)計(jì)。由于地震危害較大，且具有不可預(yù)測(cè)性，因此對(duì)于預(yù)防地震災(zāi)害在建筑施工過程中難度較大。目前國內(nèi)的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念基本上就是：抗震建筑物能夠在較低傷害中確保質(zhì)量安全，建筑物不發(fā)生損壞，在危害較大的地震災(zāi)害中出現(xiàn)輕微破壞并且可以通過后期修復(fù)可以繼續(xù)居住。在一些高強(qiáng)度地震發(fā)生時(shí)，建筑物不會(huì)出現(xiàn)坍塌并且居民可以安全撤離，災(zāi)后可以進(jìn)行重建或者二次使用。設(shè)計(jì)理念與人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在一定的差異性，人防結(jié)構(gòu)通常只以小地震參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)彈性下地震效應(yīng)以及結(jié)構(gòu)承載面計(jì)算，然后完成剩余階段的計(jì)算，最后通過應(yīng)用工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念和抗震措施完成“大震不陷”的設(shè)計(jì)要求。

4結(jié)束語

綜上所述，我國的建筑設(shè)計(jì)越來越重視人防結(jié)構(gòu)和抗震結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)質(zhì)量，尤其是在遭受到兩次重大地震和如今國際局勢(shì)的影響之下，用戶對(duì)二者施工的質(zhì)量要求也相對(duì)提高。筆者依據(jù)多年的建筑施工經(jīng)驗(yàn)和理論知識(shí)認(rèn)為，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在某些方面存在共同點(diǎn)，同時(shí)也存在差異，設(shè)計(jì)人員可以取長補(bǔ)短，通過優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，提高建筑物的使用質(zhì)量和使用年限，推動(dòng)我國建筑行業(yè)快速發(fā)展。

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（作者單位：安徽省人防建筑設(shè)計(jì)研究院）