高层建筑人防防护结构工程设计的分析

孙怡凯

关键词：高层建筑;人防防护工程;结构设计

近年来，随着城市化建设逐渐完善，高层建筑项目数量大幅度增加。人防防护工程结构设计作为高层建筑工程施工建设过程中的重点内容，既能够满足人们的日常生产、生活需求，同时，还能够在发生突发性安全事故时保障人们的生命安全。人防防护结构设计图纸的质量能够对其运行功能及使用寿命造成一定的影响，因此，相关建筑设计人员必须加强团队合作意识，不断研究并创新工程结构设计方案，进而全面提高工程建设质量。

人防防护工程概述

所谓人防防护工程，是人民防空工程的简称，是指在战争年代，为了保证人们的人身安全而建设的防护场所。近年来，人防防护工程主要以坑道式、附建式以及地道式等方式存在，其中，附建式被广泛应用于现代高层建筑施工建设中[1]。附建式的人防防护工程项目的施工流程相对简单，对施工面积的要求较低，同时，所需的资金成本相对较低，然而这种建设形式的经济效益值得建筑行业关注。通常情况下，大部分附属式结构以建筑物主体结构为基础，相对于其他结构来说，附属式结构如同一个整体式建筑结构，能够减低工程成本。目前，大部分高层建筑在施工建设初期都会建设地下室，人防防护工程施工建设结束后，可以作为存放物品的临时仓库及车库。由此可见，人防防护工程极具有较强的使用价值，同时也具有一定的经济效益。

人防防护结构工程设计原则及相关要求

设计原则

长期准备、重点建设必须作为人防防护工程项目施工建设的重点内容。在进行人防防护工程项目施工建设位置的选择方面，必须符合城市人防工程建设相关要求。结合城市服务、生产、生活等需求及其建筑标准和环境条件等问题进行施工建设。人防防护工程项目的主体结构，孔口防护设备设施等建设应该根据相关要求尽量做到各部位抗力相协调。全面提高高层建筑结构整体的承载力，在进行构造设计过程中，相关工作人员应该额外注意梁板节点部位具有较强的抗剪性及抗压性[2]。

设计要求

首先，人防防护工程主要承受爆炸动荷载，与普通的钢筋结构计算存在明显的差异。最初的人防防护工程在大变形状态工作，其构件必须具有一定的延伸性。现阶段，人防地下室钢筋混凝土结构有明确的防水要求，防水混凝土设计的抗渗等级应该大于等于P6[3]。

其次，钢筋作为人防地下室钢筋混合结构的主要受力载体，其混凝土保护层厚度应该大于等于钢筋的直径。除此之外，变形缝的位置应该设置在人防地下室上方的地面建筑中，同时，防震缝不应该设置在防护单元内部，钢筋混凝土结构伸缩缝应该严格遵守相关标准进行设置。

最后，纵向受力钢筋连接位置应该尽量与梁端加密区的位置分开，如果二者不得不设置在一起时，应该选用同等强度的高质量机械连接头。钢筋混凝土平板防护密闭门门框墙体厚度至少0.3m，门框墙处的承载钢筋直径应该不小于0.012m，配筋率应该≥0.25%[4]。

高层建筑人防防护结构工程设计方案

高层建筑人防防护工程项目科学合理地标注、定位其平面结构。现阶段，我国高层建筑工程项目中的人防防护工程尚未形成一套健全的规范体系。在进行设计过程中，相关工作人员通常凭借自身经验，进行结构设计。

首先，进行人防防护工程项目的基础设计，一方面，保证高层建筑整体结构具有较好的承载能力，加强结构的安全性及可靠性，进而更好地发挥其自身防护作用;另一方面，在整个设计过程中都必须考虑经济问题，进而建立高质量的人防防护工程项目。在设计过程中，应该考虑建筑整体的安全性，反复核算人防防护结构的承载能力。为了确保其结构设计具有一定的科学性及合理性，相关设计人员可以结合自身经验进行分析判断，對不同施工建设情况下的计算结构进行整合设计，进而得出不利结果。因此，在进行人防防护工程相关数据计算时，应该做好战争时期及和平时期的荷载组合数据的核算工作。分析核弹爆炸过程中产生的静荷载系数及恒载系数。进而在高层建筑结构的设计过程中，根据两个时期的竖向构件轴力数据，进行相关数据的比较，选择最大的数据值[5]。

其次，根据人防防护工程的特点，分析人防区柱网结构的布置，在设计过程中，不断优化结构设计方案，进而减少不必要的施工工序，缩短工期，降低成本，提高效益。在进行平面布局的设计过程中，应该结合实际情况，制定科学、合理的设计方案，节约施工成本，避免增加不必要的工程量。在进行工程项目施工建设过程中所使用的的柱网选择时，相关工作人员必须充分考虑工程项目的整体结构及性能，全面分析各个部件所需的技术方案，与此同时，掌握在该位置设计的结构及其作用，进而设计效果最大化。

再次，分析顶板结构的设计理念。结合高层建筑结构的特点来看，在高层建筑底层建设人防防护工程项目最为科学、合理。人防防护工程一旦投入使用，必定发生较为严重的事故，因此，必须保证上层建筑结构具有与一定的稳定性，否则建筑物一旦坍塌，人防防护工程建设将毫无意义。现阶段，大部分高层建筑结构设计中，通常将地下室顶板作为上层结构的嵌固端，因此，其下部构件必须具有一定的刚度，进而确保建筑物柱根位置不会发生偏移。除此之外，人防地下室与普通的地下室的整体结构基本相同，在主地下室以及附近土壤结构未连接，需要重点考虑主体建筑结构的安全性及可靠性，划分相关人防防护结构的区域性功能，明确标注各个墙体之间的距离，仔细划分门洞尺寸以及相关荷载能，进而保证人防防护工程平面具有一定的清晰性[6]。

最后，人防防护工程和普通的建筑工程进行比较，承受较大的动力荷载，在进行设计过程中，相关工作人员必须对所使用的材料及抗渗等级进行反复试验，进而科学、合理的调整高层建筑结构构件的厚度。首先，由于人防防护工程的受力构件截面尺寸、配筋率相对较大，一旦使用的构件面积尺寸与相关要求不符，将会出现超筋等问题，由此可见，各构件截面尺寸的控制工作尤为重要。其次，由于墙板、墙体等结构构件的尺寸相对较大，因此，在设计过程中个，应该使用双层钢筋的砼板，能够提高人防防护工程项目的稳定性。最后，在防护单元中设计沉降缝，避免冲击波过大对建筑结构整体的稳定性造成影响。

结束语：

综上所述，现阶段，人防设计理念被广泛应用于我国高层建筑的设计中，既能够满足人们日常生产、生活的需求，同时，还能够为人们的人身安全及财产安全提供保障。本文详细说明了高层建筑中人防防护工程设计原理、相关要求以及具体方案，希望为同行日后进行相关工作提供参考。

参考文献：

[1]曲学锋.浅谈高层建筑的人防工程结构设计策略[J]. 地产，2019（12）：50-51.

[2]陆建澄.城市地下人防商业街半逆作施工方法与人防取水方案的研究[D].东南大学，2019.

[3]付同华.济南纬十二路人防综合体深基坑支护设计与施工研究[D].哈尔滨工业大学，2019.

[4]许平.高层建筑人防地下室结构设计的难点分析[J].住宅与房地产，2020（09）：81.

[5]白成锋.人防工程结构设计的关键点[J].居舍，2020（13）：72.

[6]徐飞元.高层建筑的人防工程结构设计研究[J].智能城市，2021，7（12）：53-54.