高层建筑中的人防工程结构设计方法探析

2021-01-06李建宇

河南建材 2021年9期

李建宇

山西省人防建筑设计研究院（030013）

0 前言

高层建筑中的人防工程具有着造价高、工程量大、施工难度高的特点，需要对人防工程结构设计予以高度关注。人防工程结构有一定的特殊性，需要发挥出工程的防护、掩蔽及使用功能。在设计环节，要深入分析工程状况，根据高层建筑的情况优化工程结构，确保工程的设计、建设质量满足要求。

1 高层建筑中人防工程结构的设计原理分析

人防即人民防空。人民防空的任务是根据国防的需要，动员和组织群众采取防护措施，防范和减轻空袭危害。除采取人员疏散的措施之外，人防工程也是战时防空的重要的措施之一。人防工程也叫人防工事，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护等而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。人防工程是具有特殊防护要求的一种工程类型，包括游乐场、商场、影剧院、旅馆等人防工程。目前，我国人防工程的建设如火如荼地开展。在具体类型上，人防工程有地道式、坑道式、单建式、附建式几种类型。在高层建筑中，人防工程主要采用附建式的人防工程设计，以满足地震时或者战时的人防要求。该种设计方式可与建筑融为一体，建设起来比较便利，对于建筑面积没有较高要求，成本低廉，可以在其中设置照明系统、通风系统、给排水系统及通讯网络，平时可以作为储藏室，具有较高的使用价值和经济效益。在高层建筑人防工程的结构设计中，需要对防护能力进行充分考量，优化参数计算，确保在压缩波、爆炸冲击波影响后，依然可以具备良好的安全性和稳定性[1]。

2 高层建筑人防工程结构设计方式分析

当前，我国对于高层建筑人防工程的结构设计还缺乏细化的设计规范体系，在设计时，需要由设计人员结合自身的经验和专业知识来合理设计，凸显出其经济性和实用性，并充分考虑到核爆炸、炸弹对于高层建筑人防工程造成的危险，保障人防工程结构的安全性和稳定性。高层建筑人防工程结构会受到较大荷载的影响，高层建筑也会长期处于受力状态，在设计时，要针对各类情况进行验算，在具体的设计上，需要关注几个问题。

2.1 满足疏散要求

高层建筑中人口密度较大，在发生地震、战争等意外灾害时，要将内部人口及时疏散，保障人民的财产安全和生命安全。因此，在人防工程的设计和结构优化上，需要满足人口疏散要求及对通道的层级、宽度、高度和分布要求，防止在人群疏散环节中出现拥堵、踩踏意外。

2.2 满足战时需求

高层建筑的人防工程需要战时为人们提供掩蔽所，因此，对入口、防护和结构的设计上，要满足战时要求，出入口结构要具备足够的安全性，以抵御毒气、爆炸冲击，并按照要求设置生活通风设施。

2.3 保证功能区域的划分合理

根据要求，需要将人防工程的主体划分为清洁区域、防护区域、染毒区域、非防护区域。对于防护区域，可划分为不同的单元，设计人员要最大限度地减小外部因素对人防工程造成的破坏，针对不同区域的内部设施和结构来设置功能。

2.4 严格按照程序设计

对于各类人防工程项目，都需要按照设计阶段、设计程序和设计内容来编制好设计文件，以最小投资获取最大收益，做到实用、经济、安全、合理。

2.5 开发新技术

对于人防工程的设置，需要推行国内外新型实用技术，确保其经济合理、安全可靠、技术先进。各个设计部门要主动推进人防工程的科技发展，掌握国内外的先进成果和研究趋势，对新技术进行深入研究，争取将更多的新技术应用到设计领域[2]。

3 高层建筑中的人防工程结构设计方法

3.1 明确结构设计与人防区位的关系

在高层建筑中，一般会设置两层地下室，日常可以当作储藏室，战时可以作为人员掩蔽所或物资库。为了降低工程成本，一般会将人防工程设置在地下2层。如果将人防工程设置在地下1层，其顶板的荷载会出现较大变化，施工成本也较高。对于人防工程的出入口，要避免与汽车出入口设置在同一位置。在具体的设计活动中，需要针对不同高层建筑的实际情况来进行选择，保障工程效益和安全可以达到理想效果。

3.2 做好基础设计工作

对高层建筑人防工程的设计，需要具备经济性、实用性和耐久性特点，其中，基础设计是需要关注的重点。在基础设计上，要充分考虑工程成本和承载力要求，这是确保高层建筑使用可靠、结构稳定的前提条件。设计人员要针对承载力进行详细计算，按照相关规范来选择参考依据，根据平时荷载和战时荷载进行分析，得出最佳系数，设计出保障人防工程结构稳定的方案。还要注意高层建筑会受到自身受力状态和荷载因素的影响，其楼层顶板也较多，结构自重偏高，因此，要严格根据人防工程的设计标准进行设计，应用独立式建筑基础施工方式，设置防护底板，以保障结构的防水性和稳固性[3]。

3.3 做好构造设计工作

对于人防工程，各个构件都需要承受一定的动荷载作用。相较于普通工程，人防工程对于材料的抗渗等级和厚度等都提出了更高要求。对于人防工程的结构设计，需要科学选择施工材料，调整好构件的厚度，构件的截面尺寸要比普通建筑结构大，满足最小配筋率及防护要求，并关注到地下室对层高要求。为了保证人防工程的稳定性，需要对梁体、墙体等尺寸较大的构件予以高度关注，采用双层双向通长钢筋，设置梅花形拉结筋。对于人防工程，不适合设置伸缩缝与沉降缝。如果设置了伸缩缝和沉降缝，会对整体结构的安全性和稳定性造成影响。如果由于特殊情况必须要设置沉降缝与伸缩缝，需要将其设置相邻防护单元之间或者防护区外侧。对于板和墙结构，要在其中设置梅花形拉结筋，保障其具有良好的承受动荷载能力。在高度方面，高层建筑人防工程的净高要控制在2.0 m以上，防护单元内按照要求设置抗爆隔墙。人防工程需要设置两个或以上的出入口，满足战时人员掩蔽和疏散的要求，并做好防护设计和战时通风设计工作，按照规范要求设置换气口、通风口和排污管道[4]。

3.4 顶板结构的设计

为了保证人防工程的可靠性和稳固性，发挥出人防工程作用和功能，必须对结构上部位置进行严格把控，坚决杜绝由于人防工程倒塌引起的财产损失和人员伤亡事件。在具体的设置上，要做好稳固性设置，减小人防工程荷载对顶板造成的负面影响。根据设计要求，只要对地下2层的顶板荷载进行计算即可满足要求，这种方式可以降低造价、缩短工期、节约成本。对于人防车库，如果平时当作停车场，需要通过科学的优化方式来增加停车数量，充分发挥出人防工程的价值。在具体设置上，要根据《车库建筑设计规范》等要求，对相关的条文和规范进行分析和研究，综合各类停车方式，建议采用垂直式停车方式，对整个停车位进行合理的优化和布置，充分提升人防工程的价值。