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摘要：目前，国内经济发展快速，城市化进程日益加快，国内主要的建筑为节省空间开始转向高层建筑，作为高层建筑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。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f质量。只有细致做好人防工程的结构设计，才能保证其最大的防护效果。因此，对高层建筑设计中，对人防工程结构设计进行分析，并加以研究深化，可以进一步提高人防工程的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
人防工程是城市人民保障自身安全的可靠手段,也是大多数国家耗资最大的民防准备活动,是一个国家重要的战略力量。优秀的人防工程设计，要能够做到布局合理，比例协调，功能齐全，平站转换措施完善。然而在实际设计过程中，还会有很多问题，这些问题的出现大多是由于设计人员对人防工程不够熟悉和重视，继而影响战时防护效果，使人防工程失去本该有的功能。
1．人防工程的结构设计原理
人防工程-人民防空工程也叫人防工事，是指为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室。对于高层建筑而言人防工程主要呈现方式为地下室，而地下室的设计是高层建筑在进行建筑设计时本身就需要考虑的事情，其设计的目的不仅仅是为了人防工程的需要，在平时还可以为人们的日常生活提供必要的场所。而其作为一种人防工事必须要对其建筑的稳定性进行分析，在我国的很多高层建筑地下室中，平时主要作为储藏室或者地下车库来使用，而到了战时就会变成坚固的人防工事，保障人们的生命安全。所以高层建筑的地下室在建筑设计时不仅要考虑其使用性能，还要对其坚固性能进行分析。人防工程承受的荷载，除了平时正常使用时的荷载，还有战时武器爆炸产生的冲击荷载，所以对于人防工程的承载力一定要有着精确的计算。
这种承载力在平时设计中，不可能对其进行结构方面的实际试验,在人防地下室结构设计中一般以等效静荷载的方式对其进行计算。比如对于战时武器爆炸时的结构承载力的验算，这种爆炸力产生的冲击力大，但是其作用时间比较短，所以人防荷载仅需要对结构强度进行验算，对于地基的承载力、变形、裂缝等情况可以不作验算。虽然在战时对于结构承载力的要求比较高，但是在进行结构设计时，不需要将战时承受的所有荷载进行计算，而是与平时工况进行对比，取平时和战时最不利荷载进行计算。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对于不同高度的高层建筑其人防工程的结构设计有着不同的设计原理，对于楼层较多的建筑而言，其楼层的本身荷载也要计算在内，而对于平时与战时的受力情况进行双重的分析，取其最大值作为受力依据。
2．高层建筑的人防工程结构设计要点
2.1顶板结构设计
对于高层建筑而言，人防工程设置在地下最底层比较合理，如果人防工程一旦使用，说明出现了危险，或者处于战争、地震状态，必须保证上部建筑结构的安全稳定，否则发生倾塌，那么人防工程也失去了实际作用。当前很多高层建筑结构设计，常把地下室顶板作为上部结构的嵌固端来考虑，要满足此条件，其下部结构必须具有足够的刚度以保证柱根之间不产生相对位移，且能承受或平衡柱根弯矩。譬如，对于地下两层的地下室来说，将地下一层的普通地下室顶板作为嵌固端，它的顶板结构刚度已经很大，而把人防区选在最底层，就可大大减少人防荷载对顶板的不利影响，节约工程成本。同时，只需要对负二层顶板采用等效静荷载进行计算就很容易满足要求，从而加快人防设计的速度。对于梁、板结构的人防地下室，建议采用单跨双道布置次梁，相较于井式梁、十字梁等布置其经济性有所提高;在计算参数选取上，针对主楼剪力墙结构和地下室中庭部分框架结构，对地下室连梁进行不同的刚度折减，地下室该系数与上部主体不同，采用框架结构的填充墙较少的0.7系数进行计算，使结果更符合实际工作状态。
2.2高层建筑人防工程的结构设计构造要求
虽然人防工程在平时正常使用时其结构承受的静荷载占有相当多的比重，但战时炮航弹冲击爆炸或核武器爆炸产生的动荷载，仍然是计算人防工程结构的主要荷载。因此在人防结构的设计过程中其所使用的材料、抗渗等级以及结构构件的构造要求都高于普通的建筑结构。在人防结构中其使用构件的截面尺寸通常大于普通结构构件，因此如果不注意受力钢筋的使用规则，会出现受力钢筋配筋率小于最小配筋率情况，这种现象在设计过程中应该避免出现。防空地下室钢筋混凝土墙板（底板、墙体、顶板）构件受爆炸动载作用，为了保证结构整体强度不受破坏，必须设置双层双向钢筋；而为了保证构件受拉与受压钢筋共同作用，约束纵筋和混凝土共同作用，双层钢筋之间必须设置一定数量的拉结钢筋。其功能并不仅限在固定双层钢筋网之间的间距以及在浇筑混凝土时防止钢筋严重错位，而是发挥其更重要和不可缺少的保证构件受拉与受压钢筋共同作用、约束纵筋和混凝土共同作用以及保证构件在延性状态下发挥抗弯作用（类似箍筋的作用）。在防护单元内不宜设置沉降缝、伸缩缝。当工程超长或工程地质条件变化等原因需要设置伸缩缝、沉降缝时可考虑用后浇带替代缝。但是在主体结构与室外出口之间的连接处可以设计沉降缝。钢筋混凝土结构设置伸缩缝最大间距应按国家现行有关标准执行。
2.3参数的选取
在我国目前的高层建筑人防工程的设计当中，对于计算机技术的应用已经较为先进，PKPM，赢建科等软件技术的应用较为普遍。这种技术的应用情况下只需要对建筑物中的梁、板、墙、柱等结构构件进行建模输入，然后运用BIM技术进行建筑模型的生成，再将所计算出来的建筑结构荷载相应数据进行输入，可以直接检验结构的设计是否符合要求，也可以通过数据对梁、板的配筋图进行校核，对于人防工程而言其电算数据的真实性与科学性非常重要。在进行电算数据的计算时，主要是将主楼与裙楼进行连接计算，而楼板所选用的一般为非抗震构件，所有其数据不会受其他因素的影响，而对于梁而言，属于一种抗震构件，所以其数据会由于抗震承载力而产生误差，所以对于两种构件的电算顺序应该进行分别的计算，首先对于梁、柱子、墙等抗震构件的抗震承载力进行分析，将其电算数据与板的电算数据相隔开进行不同的方法计算，在实际的计算过程当中，对于人防工程的承载力电算数据应该减去抗震承载力，然后再进行构建的设计。因为抗震负荷力的承受与战时所产生的爆炸动荷载是完全不一样的，所以应当进行分类处理。
2.4人防区柱网结构布置
根据人防工程特点，设计中要对结构方案进行优化，通过方案的优化，可以减少施工工序，缩减施工流程，降低施工成本，提高施工进程。对工程进行平面布局设计时，要结合实际使用情况，合理的进行设计，有效节约施工资源，避免增加工程量。选择工程使用的柱网，必须考虑工程整体结构，分析各个部分使用的技术，同时掌握在该位置设计的结构，以及该结构在整体结构中的作用，将这些结构合理的组合到一起，做到平战结合，优化设计，将作用发挥到最大。
3.结束语
建筑工程中人防工程结构设计在我国建筑工程越来越普及，人防工程结构设计也是一项复杂的过程，在高层建筑结构设计过程中我们要不断总结经验，改善方法，以有效促进建筑物施工质量和使用质量的双重提升，满足当前人们对建筑质量的需求。
参考文献：
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论文作者:袁文帅
论文发表刊物:《防护工程》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/26
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