建筑结构中人防设计及抗震设计探究

文/仪皓楠 台州学院建筑工程学院 浙江台州 318000

建筑结构中人防设计及抗震设计探究

文/仪皓楠 台州学院建筑工程学院 浙江台州 318000

当前，我国经济水平和物质生活水平均得到大幅度提高，加之地震灾害频发，国际形势不容乐观，人们也越来越重视建筑人防结构设计和抗震结构设计的设计质量和施工质量。本文依次对建筑结构中人防设计及抗震设计的意义、原则、内容及方法进行了探讨。

结构设计；人防设计；抗震设计

引言：

抗震结构设计是指通过科学、合理的设计达到预防一定级别地震的目的。人防结构设计，旨在有效预防核武器或常规武器造成的震动对广大人民群众的危害。就本质而言，两种建筑结构设计的根本目的相同，均是为有效降低震动危害，因此，人防设计和抗震设计具有一定相似之处，但两种建筑结构设计针对的震动性质不同，因此，在实际施工设计中，也存在一定的差异。

1 建筑结构人防设计与抗震设计的意义

建筑结构设计中需要引起设计人员高度重视的设计指标有很多，其中建筑物的安全性与稳定性、可靠性、耐久性成为几大重要的设计指标。对此，建筑结构中的抗震设计与人防设计需要引起设计人员的广泛重视。人防结构设计与抗震设计尽管都是为了通过设计过程的不断优化，进一步提高工程结构的强度与刚度，但是二者存在一定的差别；抗震结构设计是指设计人员通过科学的设计流程，能够设计一种预防一定地震等级的高强度结构建筑物；而人防设计的主要目的则是通过技术人员设计，主要起到遏制常规核武器以及在常规核武器强烈振动下对民众造成的巨大安全威胁。从设计的本质来看，二者的设计的出发点都是为了起到安全的效果，但是由于二者的概念不同，存在的震动等级强度不同，在施工设计时所采用的设计方式与设计理念也不同。

2 建筑结构人防设计与抗震设计的原则

2.1 应该遵循“强柱弱梁”与“强剪弱弯”的设计原则

在建筑结构的设计过程中，无论是设计原理还是设计方法，人防设计与抗震设计均可以提升建筑物本身的结构强度。通常情况下，设计方经过人防设计与抗震设计，可以使建筑物在受到较大的地震作用力之下，依然保持完好。因此，为了保证建筑物设计结构的强度，在设计过程中应该遵循“强柱弱梁”与“强剪弱弯”的设计原则。从这一原理出发进行设计，技术人员可以充分利用建筑结构的相关受弯构件以及大偏心的受压构建变形对内部动荷载能量进行有效吸收，从而通过外部结构的缓冲作用，进一步释放建筑结构中受力柱的抗压负担以及各构件支座的截面抗剪负担，从而保证建筑结构在受到外界的巨大荷载作用力之后形成塑性破坏，从而保证建筑物整体结构的安全性与完整性。

2.2 应该遵循建筑工程整体协调性与合作性

设计过程中除了应该遵循一定的设计原则之外，设计师还应该将“建筑工程整体的协调性与合作性”这一设计理念融合到整个人防设计与抗震设计过程中。从我国传统的建筑工程设计情况看，由于设计师没有遵循一定的设计原则与设计理念，因此导致建筑工程出现的很多的问题，使建筑整体结构的相关参数均无法达到我国建筑设计的相关参数标准。因此，只要有任何一个环节存在安全隐患，当地震等重大的外界因素作用之下，建筑物结构的安全性与耐久性就会大大受到影响。这些细小的隐患点将成为整个建筑物的应力集中点以及灾害源点。根据力学原理分析，建筑物的不同结构部分都有相关的收缩系数标准，结合这一特性，设计人员在进行人防设计与抗震设计时只要能够将建筑物内部的能量与运动动能进行有效释放与吸收，建筑物的破坏程度就会大大下降，以此降低建筑物的危险系数。

3 建筑结构人防设计与抗震设计的内容

建筑结构的人防设计需要设计师在设计之前就需要对建筑物进行系统科学规划，在设计的过程中要结合实际的工程情况进行地质勘察分析，通过数据资料的收集保证设计质量符合我国人防设计的要求。科学的人防设计可以产生积极的人防效益，不管是在和平年代还是在战争年代，都能够确保人民群众的生命财产安全以及人身安全。通常来讲，人防设计主要采用暗挖式以及开掘式两种不同的人防工程设计手段，其中开掘式的人防设计工程又可分为单建式设计与附建式设计两种不同的设计方式；而暗挖式的人防设计工程又包括了坑道式设计与地道式设计两种方式。

与人防设计工程相比，抗震设计带来的危害性相对较小，而且我国地震灾害发生的频率较低，为了有效减少地震等地质灾害对我国的建筑物造成严重的损害，需要展开抗震设计，特别是对于我国某些地震灾害频发的地区而言，抗震设计成为建筑物设计中的重点，需要设计人员结合当地的地质情况以及建筑结构的实际情况进行设计，整个抗震设计的过程包括制定结构设计方案、计算设计结构以及设计施工图纸三个环节。制定抗震结构设计方案时一定要严格根据我国工程设计地质勘测报告分析结果以及建筑物所在地的实际地震抗震设防烈度、建筑物的高度以及建筑物楼层层数、建筑物场地设计类型等多种相关的情况展开科学设计。与此同时，设计人员要结合建筑物的重要性来设计建筑物抗震的结构形式，当设计师确定建筑物的结构形式后，还要进一步根据不同抗震结构的形式特点和要求，科学选择并布置抗震结构的受力构件以及承重体系材料。

4 建筑结构中的人防设计与抗震设计的方法

4.1 进行合理规划、计算和验证

在对建筑结构进行人防与抗震设计前，首先要对建筑物的整体设计思路进行科学规划，并严格按照设计原理将建筑物进行分项、分层、分段、而且再将每一个设计小项进行逐一细化。通过建筑设计，要将整体的建筑结构空间在图纸上清晰体现出来。建筑结构的人防设计与抗震设计不仅要准确反映建筑物的外部整体造型、大小、建筑物层数以及轮廓、内、外部结构等情况，更应该将建筑物的外部整体受力情况、内部构造以及实际的结构接缝组合等细节，通过荷载力学计算，经过科学论证。

4.2 采取“三水准、二阶段”的设计方法

建筑结构中的人防设计与抗震设计尽管类型不同，但是二者从力学设计角度讲，都属于动荷载。人防荷载具有作用时间短、量值大而且不断衰减的特点，因此在人防结构设计过程中首要考虑的设计问题就是如何有效抵抗空气中的巨大冲击波；而抗震设计时，在实际的设计过程中应该达到“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设计目标。首先需要通过建筑结构的承载力验算，进一步确定最大外力结构弹性下的地震作用效应；另外还要科学验算大震下的结构弹塑性变形情况；通过抗震构造措施与概念设计，不断满足“三水准”的结构设计要求。至于人防结构设计时，首先应该采用等效静荷载法对人防结构的受力结构进行内力分析，特别是在建筑结构的动力分析时，可将建筑结构的构件简化为单自由度体系，此时等效静荷载值可以通过动力系数乘以动荷载峰值获得。但需要注意的是，当采用等效静荷载对建筑结构进行受力分析时，为了进一步满足建筑物的抗力要求，材料强度综合调整系数应乘以结构材料参数。此外，对于建筑物的钢筋混凝土梁、柱剪跨比以及柱轴压比、柱剪压比等参数的设计都需要控制在一定的设计范围之内，表1是钢筋混凝土通道顶板等效静荷载标准设计参数值kN/m2。