人防工程结构设计与地上建筑结构设计区别分析

韩林

摘 要：随着我国经济水平的不断提升，人们越发关注人防工程结构设计。在进行人防工程设计以及施工的过程中，绝大多数都需要考虑到地下车库以及地下商场的情况。为了保障人防工程的整体质量，应当注重对结构设计这一环境，予以足够的重视，进而让人防工程顺利的展开。基于此，本文结合人防工程结构设计的实际情况，探讨人防工程结构设计与地上建筑结构设计的区别，并阐述了结构设计中容易忽略的问题，希望能够为相关研究人员提供一些参考。

关键词：人防工程结构设计;地上建筑结构设计;区别

人防工程结构有着振动性、防护密闭性、动静荷载等效性等特点，在进行设计时需要充分考虑以上设计要求。设计人员只有真正理解这些特点，才能够全面掌握人防结构设计的具体内容，进而提高人防工程结构设计的效率以及质量。同时，由于人防工程结构设计与地上建筑结构设计存在着差异，设计人们应当知道二者间的区别，进而让人防工程质量以及设计质量都得到质的飞跃。本文主要从人防工程结构中的材料、内力、构造等设计要点进行研究，并结合相应的实例说明，最后探讨出人防结构设计与地上建筑设计所存在的区别。

1 工程概括

本文所选择的案例为两栋高层主楼以及一层连体地下室的高层住宅，它们所使用的为框架剪力墙结构，占地面积约为6.23万平方米，地下室的面积约为8325平方米，且地下室的形状为长条状，长度大约在140米左右，地下室的人防面积为6325平方米。通常情况下人防工程为停车场，并且其处于战争的状态下，能够达到甲类核6级。在人防结构设计上，选择的是高强预应力的混凝上管桩的桩基设计^[1]。

2 材料性能所发生的转变

从材料的力学性能方面来说，加载速率会直接影响到材料。具体点来说，对于一些快速加载的材料，它们有着增强材料强度的作用。根据人防工程中的相应特点，材料一般是承受着常规武器、核武器爆炸所造成的负荷影响，这些都属于偶然性的荷载，并且只会持续着较短的时间，一般持续时间为几毫秒或者是几十毫秒。同时，材料的整体结构寿命拥有者动态化这一特点，其会根据时间的推移而发生一些转变，整体结构寿命期限内只需要考虑一次作用便可^[2]。因此，在这种环境下，结构材料通常会承受着毫秒级且十分快速的变形，其对比与地上建筑来说，要快到成百上千倍，材料的性能也有着较为明显的改变。此外，为了满足工程的实际需求，此工程项目中所使用的混凝土登记为C35，HPB400级钢筋，它对比于上部结构，人防设计混凝土的强度等级能够提高1.5倍，钢筋的强度等级也会随之提升1.2倍。

3 弹塑性工程阶段设计

所谓弹塑性工程阶段设计，就是指在进行建筑结构物设计的过程中，不仅要注重结构的弹性工作阶段，同时还需关注着结构的塑性工作阶段。通常情况下，对于地上建筑来讲，若结构构件大于最大化的弹性抗力，便很有可能出现构件变形的强开。并且，随着持续性的载荷影响，会导致变形持续存在，最终因为变形过大而出现破坏的问题^[3]。因此，在进行地上建筑结构设计时，需要按照弹性工作阶段进行。而对于人防工程来讲，其通常是遭受到了短时间的偶然动荷载影响，最终让结构构件处于屈服的状态。虽然结构本身还是处于变形的状态，但是并没有破坏到结构，仍然存在着一定的承载作用。因此，在人防动荷载的作用影响下，设计人员应当充分发挥出材料结构塑性变形的优势，达到荷载能量的吸收，让其始终存在于弹塑性工作阶段。总之，设计人员能够根据弹塑性工作阶段，开展人防地下室的设计，最终更好的获取到构件的工作状态。

4 截面设计中的构件延性问题

根据人防工程的具体特点，并综合考虑弹塑性阶段的构件延性，在实际设计的过程中，会因为多种部位的载荷力不同，进而造成程度不同的破坏形状，最终导致安全储备问题的出现。通常情况下来说，延性破坏的安全储备较大，而脆性破坏的安全储备较小^[4]。因此，在进行人防地下室结构设计时，需要满足设计具有抗力这一基本要求，选择强柱弱梁以及强剪弱弯的方法设计钢筋混凝土结构构件。通过这样的方法，能够让构件更好的吸收武器爆炸所造成的荷载，以免遭受到脆性破坏。同时，设计人员应当充分了解项目工程的具体特点，对于墙体以及梁柱进行细致的研究，最终设计出最佳的方案。此外，为了保障墙柱弱梁这一道工序，在盐酸墙柱受压构件截面承载力时，可以降低混凝土抗压强度动力值;为了保障强剪弱弯的效果，在进行梁柱斜截面承载力检验时，可以降低混凝土抗压强度。总之，设计人员在开展具体工作时，需要结合人防工程的结构设计特点，并打造出跨高比较小、配筋率较低、混凝土强度较高的设计方案，进而让其满足构件的基本延性要求。

5 人防地下室结构设计要点

5.1 防护密闭门

在进行人防工程结构设计时，防护密闭门的门框墙多数都位于战争时出入口最外位置，通常有着抵挡冲击波以及抵挡毒剂的作用。而门框墙起到的是支撑防护密闭门的作用，共需要设置上、下、左、右四个方向的墙，同时，还应当根据相应的要求，在进行常规门门框墙设计时，需要按照悬臂构件进行，并根据相应的规定计算出等效静荷载^[5]。在项目实践的过程中，对于减小门框墙悬臂构件计算长度这一问题，应当让门框墙的受力更加均匀。在本次工程建设中，门框墙长为5.8米，人防防护密闭门选择FM1520-d2，且设计厚度为350毫米。

5.2 临空墙

对于临空墙来说，其具有着以下这些特点：临空墙的一边为防空地下室的內部，而另外一边可以直接承受着空气冲击波的影响。临空墙大部分使用的都是钢筋混凝土机构。在开展内力计算这一环节中，应当按照临空墙外侧所遭受的水平等效荷载进行计算，并根据顶板的荷载影响，用大偏心受压构件进行。此种计算方式更为安全以及简单，十分符合预防早期辐射的基本规定以及要求。因此，在此项目工程中，临空墙的厚度应当设置在300毫米，不但可以满足受力方面所提出的要求，还可以让其符合防辐射等相应规定^[6]。

5.3 双面配筋

从上面的建筑形式中来看，人防结构构件可以使用双面配筋这一方法，这种方法十分满足人防工程的具体要求，并且可以承受住武器爆炸所产生的作用，以免出现构件坍塌的现象。在钢筋混凝土以及墻体中采取双面配筋这一方法，更加满足当下的复杂条件，以免混凝土出现粉碎性剥落，让整体的强度遭受到破坏。

5.4 顶板厚度

按照相应的设计要求，在开展防空地下室顶板设计时，需要选择200毫米厚度的顶板，并且顶板需要具备较强的抗弯能力以及抗剪能力。同时，设计人员要根据预防早期核辐射相关的厚度规定，可以选择300毫米或者是200毫米的工程顶板厚度。

5.5 后浇带的位置

对于人防工程来讲，其属于一个密闭性较高的空间，比如人防工程中的密闭通道、防毒通道、洗消间以及除尘过滤室等，这些密闭空间都需要一次性完成相应的浇筑工作。而一些结构尺寸比较大的人防地下室平面，一般在进行设计时，都是采取设计后浇带的形式^[7]。并且，在这一过程中，上部的建筑会出现受力影响，设计人员需要尽可能的躲开相应部位，以免造成二次浇筑现象的发生，让人防工程的密闭性遭受到破坏。此外，根据此项工程的长条状这一特点，设计人员应当将后浇带设置到长度方向中，尽量不要设置在人防口部位置，进而让后浇带的位置更加合理、科学，让人防工程结构设计工作顺利完成。

6 结语

总而言之，人防工程结构设计属于综合性较强的问题，它与地上建筑结构设计相比较，有着诸多的不同之处，只有设计人员全身心的参与到设计工作时，才可以更加直观的了解人防工程结构设计所存在的特殊性，进而让人防工程结构设计更加有效，具有一定的针对性，满足设计的基本需求。同时，设计人员应当更为深入地了解人防工程结构设计中一些技术性的问题，不断总结、归纳设计经验，以此提高自身的综合素养以及设计水平，让结构设计更加的合理、科学，进而为公司获取更多的经济效益以及社会效益。

参考文献：

[1]卢满昌.防空地下室结构设计的重点分析[J].低碳世界，2020，10（06）：95-96.

[2]高飞.基于高层建筑的人防工程结构设计研究[J].居舍，2019（33）：93.

[3]汪蕾.高层建筑的人防工程结构设计方法[J].建材与装饰，2019（26）：106-107.

[4]张慧慧.分析高层建筑的人防工程结构设计原理及方式[J].四川水泥，2019（04）：101.

[5]肖斌.高层建筑的人防工程结构设计方法[J].住宅与房地产，2018（31）：61.

[6]张政钦.探析地下室人防工程结构设计的关键点[J].建材与装饰，2018（31）：78-79.

[7]徐靖，孙大博，张超.人防工程结构设计的关键点探析[J].住宅与房地产，2018（13）：115.