高层建筑下人防工程结构设计研究

许少洪

（广东人防建筑设计院有限公司，广东　广州　510405）

高层建筑下人防工程结构设计研究

许少洪

（广东人防建筑设计院有限公司，广东广州510405）

目前，我国城市建设不断发展，高层建筑逐年增多，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。

高层建筑；人防工程；结构设计

目前，国内经济发展快速，城市化进程日益加快，国内主要的建筑结构为节省空间开始转向高层建筑结构，作为高层建筑建设中极为重要的人防工程，其结构设计问题逐渐引起人们的广泛关注［1］。人防工程，在战争时期可以为人民群众提供庇护港湾，保障其生命和财产安全，所以必须确保其建设质量。只有细致做好人防工程的结构设计，才能提高其最大的利用效果。

1　工程实例

某高层建筑为住宅楼，主楼一共26层，地下有2层地下室，分别为储藏室和人防地下室。人防地下室多数会被设计者安置在负二层。其人防等级为核6级。地下停车场建在主楼的四周，采用的是框架结构、独立式基础形式。其基础的底标高同主楼的基础底标高相同，顶板标高设置在负一层的层间。顶板上方实行了1.6m的覆土结构。车库和主楼为一体结构。此外，工程还建设了2层裙房，位于主楼之外，使用的是框架结构。裙房与主楼脱开是从车库顶板开始。

2　人防工程概述

2.1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［2］。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。此外，可以临时作车库使用，如图1所示。战时则可以转为避难场所。其使用价值显著，经济效益明显。

图1　可作地下车路使用的地下人防结构图

2.2人防工程设计原理

人防工程结构在进行设计时，一定要充分考虑其防护能力，增强其核弹爆炸后的冲击荷载。所以，在设计时一定要简化计算动荷载的内力计算，使其与动荷作用状态的受力情况保持一致。主要方法可以采用等效静载法等。

3　人防工程结构设计的最终研究结果

3.1基础设计研究

良好的结构承载力，加之结构可靠性才能构建一个良好的人防基础结构，进行承载力和可靠性的判定，需要对这些内容进行详细的分析和计算。同时，在设计中要充分地考虑其经济效益，只有多方面的研究和计算下才能构建最佳的人防工程。首先，从安全性考虑，在进行人防工程结构设计时一定要验算结构的承载力。在设计时，要选择最不利的情况作为控制参照。验算要从两方面一同进行，一是和平时期的验算。验算方法为活载、恒载乘以其具体相应的分项系数。二是战争时期的验算。要考虑到核弹爆炸等效静荷载和恒载，这时可以不用考虑活载。核爆荷载不用乘以分项系数。因为高层建筑主楼的层数很多，其结构自重很大。所以，在对其进行基础设计时，一定要计算出2个不同时期的数值，然后比较之后取其中的最大值［3］。

在设计施工裙房时，为了节省化工产品的施工成本，提高建筑结构的稳定性，所以一般都设计2层左右，使用独立式建筑基础施工方式。这种两层结构的设计施工一定要充分考虑其本身的防水功能，所以多会设计一层防水板，既能够提高建筑结构的稳固性，还较为经济实惠，具有节能环保效应。实际的建筑设计有时会出现结构分离四周的土壤情况，为了提高其稳定性，必须在地下人防结构中铺设土壤，此次工程中1.6m厚的土壤铺设就是因为此种目的。一系列的地下结构建设目的都是为了保障结构的稳定性及可靠性。

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。本文研究的是独立基础形式，所以裙房基础的修正深度就可以依照主楼的地基至裙房地下室的地面距离。

3.2顶板设计研究

高层建筑中的人防工程多建在地下，所以其上部的结构一定要具有一定的安全性和稳固性，这样才能承托起整个高层建筑。一个高层建筑最重要的建筑就是地基建设，一旦地基建设做不好，很可能造成高层的稳固性受到影响，严重情况下可能会致使楼层坍塌，危害人民群众的生命安全。可见顶板设计对高层建筑的稳固性有很大的影响。在设计地下人防的上部结构时，其型式选择一定要合适且匹配。对于本项工程来说，地面不用设计人防结构，只要选择好构件的结构尺寸及合理荷载即可。

3.3构造设计研究

良好的人防工程需要具备一定的承受荷载能力，尤其是承受一些大爆炸引发的动荷载作用。所以，该项工程的建设所需的结构材科及抗渗等级等必须较普通的建筑结构高，同时构件的最小厚度也要高于普通结构。通常地下人防工程中的结构构件需要较大的截面尺寸，所以在设计时一定要充分控制受力钢筋的百分率。这样就能够增加结构的荷载能力，减少压塌、崩溃现象。在对地下人防工程的板和墙进行结构设计时，要对其两面都加设钢筋。增加混凝土和钢筋共同受力作用。值得注意的是，伸缩缝和沉降缝切勿设置在防护结构内。在室外的出入口或者在与主体结构连接的部分设置沉降缝为好。

4　结语

目前的高层建筑设计中，人防工程是其重要的结构设计部分之一。相关的人防设计结构不断优化，正在积极融合高层建筑理念，尽量满足高层建筑的设计要求。本文结合高层建筑的设计案例对其中的人防结构设计问题进行了相关论述与研究，概述了其设计概念与设计原理，并具体提出了相关的基础设计、顶板设计及构造设计等。

［1］张杰.高层建筑地下人防工程结构设计研究［J］.建筑知识（学术刊），2013（12）：52.

［2］喻敬录.高层建筑人防地下室的结构设计浅析［J］.工业设计，2012（A02）：32-33.

［3］顾渭建，冯丽，王静.人防工程结构设计需要关注的几个问题（下）［J］.中国人民防空，2012（12）：65-67.

Research on Design of Civil Air Defense Engineering Structure under High Rise Building

Xu Shaohong
（Guangdong Civil Air Defence Architectural Institute Co.Ltd.，Guangzhou Guangdong 510405）

At present，the urban construction of our country has been developing continuously，the highrise buildings are increasing year by year，and the related safety protection engineering is paid more and more attention by people.As the civil air defense project is related to the people's property and life safety，so its structural design and other issues were paid more attention.Based on this，the structural design of the high-rise building of the project was studied，to further improve the safety protection and construction of civil air defense engineering value.

high-rise buildings；civil air defense projects；structure design

TU933

A

1003-5168（2016）05-0103-02

2016-04-20

许少洪（1980-），男，本科，中级工程师，研究方向：多层人防地下室设计。