建筑结构中的人防设计与抗震设计分析

周忠凌

（江西省井冈山应用科技学校，江西 吉安 343000）

0 引言

从建筑抗震角度分析，是对地震作用对于建筑产生的破坏情况进行分析，结合现行设计规范，对于建筑抗震能力进行计算，设置抗震构造，保证建筑使用安全。人防结构的设计是保证人们居住安全，因此二者设计最终目标相同。然而，人防设计、抗震设计内容方面还存在差异，需要设计者综合考量，根据建筑设计要求，寻找抗震、人防设计的异同之处，合理运用设计策略，才能提高建筑设计质量。

1 建筑结构人防设计与抗震设计意义

建筑结构在设计过程中需要设计人员根据实际建设要求，对建筑的稳定性、安全性以及耐用性全方位考虑，合理设计，才能保证设计方案的科学性。抗震结构设计需要设计人员具备一定的专业能力，虽然二者存在着不同的设计理念，但是两种设计要点融合应用于建筑设计中，可有效提高建筑设计质量，保证结构安全[1]。所以，为了提高建筑结构设计的有效性，需要设计人员高度关注建筑人防、抗震设计策略运用。

2 建筑结构人防设计与抗震设计原则

2.1 遵循强柱弱梁与强剪弱弯的设计原则

建筑结构的设计过程中，需要将人防设计和防震设计综合考虑，以建筑结构稳定性和强度提升为目标，从整体设计出发，合理设计细节部分。为了加强建筑物的整体质量，在设计时应该遵循“强柱弱梁”和“强剪弱弯”等原则。具体而言，“强柱弱梁”指的是柱结构的强度高于梁结构，因为建筑梁结构受到破坏主要是构件被破坏，也是局部破坏，柱结构属于竖向构件，如若受到破坏，就会影响建筑结构整体安全，甚至还会导致结构倒塌，故而在抗震设计方面，应该遵循建筑“强柱弱梁”的原则。“强剪弱弯”具体是指建筑构件抗剪性能要优于抗弯性能，且剪切破坏所属脆性破坏，具有瞬时发生特点，弯曲破坏属于延性破坏，事先有所征兆，所以设计过程中，需要最大限度控制剪切破坏，以免地震发生之时建筑结构被破坏[2]。

2.2 遵循建筑结构整体协调性与合作性

建筑结构设计过程，设计者应该遵循人防设计和抗震设计规范要求，对于整体的建筑结构进行科学分析，提高设计建设方案应用的可行性。保证设计参与数的选择合理，能够满足建筑抗震和人防设计整体协调性要求。根据力学原理分析，需要对建筑物的重点结构进行合理设计，保证设计方案能够和施工方案高效配合，控制建筑建设和使用阶段发生危险的可能性，提高建筑的建设质量。通过结构设计，体现整体性与合作性，提高设计效益，推动我国当前的建筑行业快速发展。

3 建筑结构人防设计与抗震设计内容

建筑结构的人防设计需要设计师从整体规划角度出发，结合工程的地质勘测结果，严格按照抗震、人防等设计规范参与设计过程，并且根据数据资料的信息收集，满足人防设计、抗震设计要求，规避设计问题，提高设计效益。虽然现在是和平年代，但是也需要通过人防设计保证人民群众的生命财产安全，体现出人防设计的重要作用[3]。人防设计主要是通过暗挖式以及开掘式两种措施，设计地下车库，内部存在给排水、人防门、通信和通风等设施。

合理性设计抗震结构能够降低地震发生之时对于建筑造成的损伤，因此，设计人员需要高度重视。根据建筑所处区域的地震发生规律，确认建筑框架结构、抗震墙结构、筒体结构、板柱结构、砌体结构等，科学运用抗震构造，保证设计科学性，对于施工方案的制定提供指导[4]。

4 建筑结构人防设计与抗震设计措施

4.1 人防结构主体设计

人防主体结构主要包括板、墙以及其他可能遭受打击的部位。在人防机构的设计中也会存在不同，而且顶板在受到攻击时，会直接承受打击的力量，因此应该加厚顶板，提高其对外力的抵抗能力。为了保证建筑结构安全，还需要应用致密性的材料进行建设。一般会采用防水混凝土进行地板建筑，而且很多为了实现人防工程的建筑稳定性，一般会采用柱和墙进行支撑。比如：某建筑为甲类6 级二等掩蔽工程，人防单元根据防护单元进行划分，各单元在2000m2之内，单元需要设计主次入口分别1 处，注意主入口上方不可存在其他建筑，且次入口可利用核心筒楼梯完成。主次入口、风井以及扩散室分别选择钢混结构混凝土墙，厚度300mm，扩散室开门厚度500mm，防化室和机房等结构厚度200mm，人防楼梯的高度180mm，踏步宽度250mm，临空墙厚度300mm。

4.2 抗震设计分析

建筑场地不同对于抗震设计的要求存在区别。一般情况下高层建筑对抗震要求较高，并且对建筑的基础结构稳定性也有较高要求。而且在实际设计过程中，需要进行工程所在区域的地质信息展开评估，并分析周围的建筑物和构筑物展开分析。对施工周围环境进行考察，能够找到科学的设计方案。

高层建筑设计过程，既要保证建筑结构的抗震效果，又要保证建筑结构具备隔振作用，以确保建筑整体设计抗震效果，降低地震对于建筑物造成的危害。可使用桩基、天然地基等，保证地基强度、刚度等，注意地基埋深控制，可增加埋深。从设计方案当中明确回填工程、夯实工程技术要求，以提高建筑基础稳定性。上层结构可镶嵌在基础梁圈之内，使结构和基础之间连接紧固。适当将建筑周围结构质量降低，控制墙体质量，提高抗震能力[5]。

4.3 做好结构参数的选择与计算

合理选择建筑抗震设计参数，能够提高设计质量。抗震体系需设置不同的抗震防线。具体而言，设计人员需要综合考虑建筑设防烈度、基础结构、场地特点、整体高度、材料使用和施工要求，综合对比技术条件和经济条件，合理选择抗震结构。多个抗震防线的设计有助于建筑载重能力、结构稳定性和抗震能力的提升。第1道防线设计，主要目的是地震发生之时通过延性构件吸收地震能量。当第1 道防线屈服以后，第2 道防线和第3 道防线依次屈服，这类设计能够提高建筑结构整体安全。注意建筑底层高度不可设计过大，需在4.5m 以内，否则极易导致结构失稳。因为底层高度增加的时候，建筑刚度会降低，重心提升，将框架柱的长细比增加。所以抗震防线设计，需要保证强度、刚度分配均匀，以免建筑结构出现薄弱区域，导致塑性变形或者集中应力过高。

4.4 建筑空间的结构布置

建筑结构设计需要按照规范要求，对于收进尺寸进行合理控制。如果建筑结构复杂，可将其划分为规则的单元体型，对结构展开动力分析，针对发生刚度突变的结构，可采取构件加强措施。柔性层应该设置强韧性结构，以提高结构承受侧向位移的能力。如果同层柱结构的高度不足，需要及时调整，避免柱结构承受过高应力。抗震墙应该连续设计，刚度超过50%。建筑空间结构能够决定建筑形状，简单形状建筑在受到地震影响的时候，受力分布有规律性。复杂结构中，凸形结构在刚度、强度发生突变的时候，不容易集中应力或者变形。凹形结构、带有角的结构有可能产生抗震薄弱区。所以，如果建筑平面设计，凸出长度小于宽度时，应控制凸出长度小于同方向总长30%，建筑立面收进长度应该低于同方向长度25%。立面而形状变化可能影响抗震构件发生变化，对于结构纵向高度也有影响，整体而言，楼层高度应该超过相邻上层结构70%，3 层以内楼层连续刚度变化应在50%以内[6]。对建筑结构需设计整体规划，可以采取分层设计方案，仔细划分层次，对于外部结构有效调整，并且调整外部的设计结构，对整个建筑的合理布局，保证结构衔接合理，通过科学的数据分析辅助工程建设。通过荷载力学计算，能够对建筑的受力情况以及内外部的建筑构造进行整合，提高设计质量。

4.5 提高延性设计构造

房屋建设中考虑人防设计，需要根据实际的建设情况展开有效设计。整个建筑结构需要保证提高延性设计，从而强化整个工程的人防结构要求。为了提高塑性结构的稳定性，可配置足够的钢箍，提高建筑整体抗压强度，保证工程的质量问题。规范的人防设计，提高房屋建设的整体质量。

4.6 采取“三水准” “二阶段”的设计方法

建筑结构设计需要遵从人防设计与防震设计要求，虽然要求的类型不同，但是在专业的角度，都为动荷载。可以提高在短时间内的有效的施工设计，加强对人防结构和防震结构设计要求的探究。人防荷载作用时间短，而且其中的量值比较大，需要通过不断优化设计，加强人防结构中的相关的问题的和理解解决。抗震设计应该保证小震不坏，中震可以修缮，大震不倒的目标。所以需要考虑实际的设计方案，可以提高建筑能够达到最大的在外力结构，通过抗震构造形成相应的措施，提高整体设计质量，满足三水准的设计结构。人防设计时需要对整个建筑结构进行合理分析，可以将构件合理调整。并且通过对动力系数的荷载，进行内部的受力分析，选择适合的设计方案，对静荷载的系数与动荷载系数进行有效的计算，保证设计满足建设要求。

4.7 人防设计与规划要点

在社会经济快速发展带动下，城镇化发展进程也不断加快，城市人口也快速增加。城市也被逐渐划分成了多种功能区，人口的分布并不广泛，商业区、工业区和居住区之间存在的差异很大，再加上城市人口的流动性较大，随着人们生活、上班，人口分布也会出现不同的流动，在晚上休息时，是居住区人口最为密集的时候，工业区、商业区在白天上班的时候的人口是最为密集的，这些都在一定程度上为城市人防建设工程设计增加了一定难度。在实际建设中，需要考虑的因素也更多。而规划的主要目标也是为了确保在危险真正来临的时候，各区域的人员可以在最短的时间内赶到防空洞，所以，防空洞的大小规模还需结合城市规模与人口数量的综合分析来做出更科学、严格的规划，也只有这样才能够保障地下空间可以得到科学利用，才能够确保人防设计的积极作用得到有效发挥。为此，在设计规划过程中，应对以下两个方面作出充分考虑。

（1）结合城市战略地位来合理规划人防工程。我国虽然有很多城市，但是真正具有战略意义的城市较少，且一般都分布在东南沿海等区域。在设计规划中，一定要对人防设施的科学防护做出充分考虑，加强专业培训，确保其人防工程在建设之前能够做好充分准备工作，为施工质量、工程强度提供一定保障。

（2）重视人防建设、地下城市空间开发的协调发展。人防建设、地下城市空间开发之间存在的联系是非常密切的，人防建设通常情况下都是地下、半地下的模式。但需要注意的是，城市发展中，对地下空间的需求也很大，也需要科学的开发利用地下空间，如，地铁、地下商城等等。所以，在设计、规划过程中，要结合具体情况，对两者作出恰当调整，以此来达到合二为一的效果。比如，促进地下空间利用率的提升，在正常建设地下停车场的同时，还要重视与人防建设的巧妙结合，这样在满足停车场使用需求的同时，还可以大幅度的节省人防使用空间。另外，若能够实现人防建设、地下城市空间开发的协调发展，也可以节省下来更多的资金，城市地下空间的利用率也能够得到大幅度提升，且节省下来的资金也能够为之后的城市创新发展、工程建设提供有力支持。为此，在建筑设计中，相关设计师要联系实际情况，以更新的材料、更新的理念与方式来不断优化人防设计、规划，以此来从整体上提升人防建设水平，为我国建筑行业的健康、可持续发展，以及城市经济发展水平的进一步提升提供有力支持。

5 结语

总而言之，建筑设计是工程施工非常重要的依据，保证整个工程能够建设顺利进行，需要对建筑的整体设计进行全面思考。建筑结构中一般人防设计和抗震设计在实际设计当中，需要对建筑结构进行科学的设计，注重建筑结构设计要点，提高设计人员质量意识，并且能通过对人防设计和抗震设计的有效研究，不断提高建筑结构稳定性，让两项设计科学合理，积累更多设计经验，为同类建筑的设计提供参考，促进建筑设行业发展。