山东省滨州市轻纺工业设计研究院256600
摘要：目前，我国城市建设不断发展，高层建筑越来越多，其相关的安全防护工程日渐受到人们的关注与重视。由于人防工程关乎人民群众的财产和生命安全，所以其结构设计等问题备受关注。基于此，针对高层建筑中此项工程的结构设计情况进行相关研究与分析，力求进一步提高人防工程的安全防护作用和建设价值。
关键词：高层建筑；人防工程；结构设计
引言：
人防工程作为我国建筑工程中的重要组成部分，其不仅满足了人们正常生活需求，还有效保护了人们生命财产安全。使得人们对人防工程建设要求也越来越高，所以要坚持平战结合方针，全方位提高人防工程建设的防护体系。以下就高层建筑地下人防工程结构的设计要点进行了探讨分析。
1人防工程概述
1.1人防工程概念及主要工程类型
人防工程，全称是人民防空工程，工程建设目的是战争发生时期为人民群众提供安全防护场所，人们可以在该处进行物资隐藏、人员躲避及医疗救护等。近年来，人防工程主要形成了4种建筑类型，包括坑道式、地道式、附建式及单建式。其中，高层建筑中尤以附建式的应用最为广泛。附建式的人防工程，其建设步骤相对较少，建设方便，对建筑面积的要求不高，同时建设投入资金较少。对战争时期的避难有很好的应用效果，防空能力比较强。目前，其是防空工程建设的主体建设，应用最为广泛。值得一提的是该建筑形式的经济效益。因为附件式的结构多是建在建筑主体内部的地下，相比较其他结构来说，其相当于是一体的建筑结构，对节约建设成本的工程来说其是首选。目前，很多建筑尤其是高层建筑在建设最初就会设置地下室，人防工程建成后可以临时用来储藏各种物品，充当储藏室使用。
1.2人防工程设计原理
在人防工程设计的时候，我们要对其结构的承载力和可靠性进行详细的分析计算，并且对其建筑结构的经济性进行充分的考虑，从而建筑一个优质的人防基础结构。为保证人防工程结构的安全性，必须对核弹爆炸动荷载作用下的结构承载力进行验算。但是由于其荷载作用时间非常短，所以对地基的承载力、变形、裂缝等可以不进行验算。
在对高层建筑结构四周的裙房进行施工的时候，如果我们采用筏板作为人防工程结构的基础，不但加大了化工产品施工成本，还使得建筑结构稳定性出现一定问题。而且在考虑到人防工程结构层数比较少，一般情况下都是在两层左右，我们利用独立式建筑基础施工的方法对其进行施工。不过，由于这种独立式基础施工方法本身的防水功能较差，就需要我们通过在独立式基础结构上设置一层防水板，这样不仅经济还有效的提高了建筑结构的稳定性，而且还有着节能环保的作用。
当遇到建筑结构不和四周的土壤直接连接的情况时，我们就需要考虑到建筑结构主体的可靠性和稳定性。在该工程中，地下空间结构的刚度比较大，而且在地下空间结构中加设了1.6m厚的土壤，这使得地下结构起到侧限的作用，使得建筑结构的稳定性和可靠性得到了保障。关于主楼基础下地基承载力的深度修正问题，当主楼地下室四周有裙房地下室时，如果基础为筏型基础，并且基础之上的重量能够等同挖出土体的重量时，主楼基础下承载力的深度修正可以按室外地坪至主楼基底的距离进行。
2高层建筑地下人防工程结构设计的主要特征
高层建筑地下人防工程结构设计的特征主要表现为：（1）人防工程结构设计要综合考虑高层建筑的结构体系，合理设置好地下室内部的梁、墙体等承重结构。（2）人防结构工程设计要计算好动力效应。人防工程结构所承受的荷载属于一种动力性荷载。在相同的静力荷载和动力荷载的作用下，动力荷载产生的动应力变形要大很多。（3）人防结构的塑性较强，一般情况下，民用建筑结构的可塑性较差，基本不会进入塑性阶段的工作。人防工程结构承受的荷载属于一种瞬时性的荷载，当构建能够进行塑性工作的时候，产生的动力荷载会较快的消失，构件在此基础上也会产生一定的变形，当达到一定的数值之后，将不会产生变化。（4）当防空地下室的防护等级确定好以后，根据相关规范要求工程承受的核爆炸冲击波是一定的，冲击波荷载会传递到地下室的各部件，这时需要确定好等效静荷载后再进行截面设计。
3高层建筑地下人防工程结构的设计要点分析
3.1高层建筑地下人防工程结构的基础设计要点分析
高层建筑人防防护工程结构设计时要对其结构的承载力和可靠性进行详细的分析计算，并且对其建筑结构的经济性进行充分的考虑，从而建筑一个优质的人防基础结构。为保证人防防护工程结构的安全性，必须对预定动荷载作用下的结构承载力进行验算。但是由于其荷载作用时间非常短，所以对地基的承载力、变形、裂缝等可以不进行验算。虽然人防等效静荷载往往非常的大，但是不一定就可以将其作为设计的控制条件，而是应该与平常使用的情况对比，选择最不利的情况作为设计的主要控制依据。对于和平时期人防防护工程的验算，与其他普通工程基本相同，将恒载、活载都乘上规范规定的相应的分项系数。而战争时期的验算则需要同时考虑到预定等效静荷载与恒载，而活载则可以不考虑，预定荷载也不需要乘上分项系数。并且主楼基础的设计计算按平时和战时两种状态进行比较取大值。
还有就是考量主楼基础下的地基承载力的深度问题。一些建筑的主楼地下室四周设有裙房地下室，如果其设计采用的是筏型基础，加之其负载重量相同于挖出的土体重量，那么进行深度修正就可以按照地面至楼的基底距离设计即可。
3.2构件设计要点分析
由于高层建筑人防防护工程需要承受的荷载较大，而且需要承受核弹爆炸的动荷载作用，因此其结构材料、抗渗等级、构件的最小厚度等都要高于普通结构的要求。地下人防防护工程结构构件的截面尺寸往往比较大，因此需要合理进行配筋设计，以防止结构物在荷载的作用下出现压溃现象。地下人防防护工程的板、墙等都应该采用双面配筋，并且按照规范要求设置梅花形拉结筋，确保构件在震动状态下钢筋与混凝土结合良好，共同受力。地下人防防护工程不宜在防护单元内设置沉降缝、伸缩缝，而应该在室外出入口和主体结构相连接的位置设置沉降缝。
3.3顶板设计
人防工程与一般普通工程根本的区别在于普通工程只承受静荷载，而人防工程则要在极短的时间内承受爆炸产生的动荷载冲击波。人防工程在瞬时加载的时，其材料的强度得到了提高，因此利用普通情况下的材料强度应乘以一个大于1的材料强度综合调整系数。钢材按不同的种类有着不同的调整系数，混凝土按不同的强度等级、砌体按不同的材料也有着不同的调整系数。人防工程结构构件在承受延性破坏时，其安全储备大，当承受脆性破坏时，其安全储备小。所以，当构件承受脆性破坏力的状况时应该乘上一个小于1的强度折减系数，这样一来，易产生脆性破坏的部位则不会过快的破坏，从而延长整个结构的破坏时间。在以下两种情况下应该进行折减，一是按照等效静荷载对梁、柱斜截面承载力进行验算时，砼及砌体在动载作用下的设计强度值应该乘以一个折减系数，其数值为0.8；另一种是按照等效静荷载对墙、柱受压正截面承载力进行验算时，砼及砌体在动载作用下的轴心抗压强度设计值应该乘上一个折减系数，其值为0.8。
结束语：
综上所述，人防防护工程被人们称为人民防空工程，其主要是为人们提供医疗救护及物质补给等避难场所。为了充分发挥高层建筑人防防护工程的作用，其结构设计要根据人防工程的特征及当地要求，结合实际进行合理设计。
参考文献：
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