摘要：近年來，我國(guó)的人防事業(yè)發(fā)展十分迅猛，加強(qiáng)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的研究是十分必要的。本文作者結(jié)合多年來的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，具有重要的參考意義。
【關(guān)鍵詞】地下人防；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；特點(diǎn)
中圖分類號(hào)：S611 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
人民防空，即人防，是為了保障戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)物資與人員的掩蔽、指揮、救護(hù)等一系列需要，來修剪地下防護(hù)的建筑。防空的地下室是與地面的建筑相結(jié)合，建造成在戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)用于人民防空所用的，具有一定的防護(hù)能力。它是地下人防的重要部分，也是人防工程實(shí)施的一個(gè)重要基礎(chǔ)。
1 地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則
1、利用等效靜載方法，來簡(jiǎn)化人防荷載的作用，可以拆成單個(gè)構(gòu)建來進(jìn)行計(jì)算。
2、將平戰(zhàn)結(jié)合，應(yīng)用有效控制的條件，在一般五級(jí)或者六級(jí)人防的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)之中，基本上頂板由戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)來控制，而底板與側(cè)墻就需要由人防結(jié)構(gòu)的形式根據(jù)實(shí)際的情況來確定。一旦平常使用的要求和戰(zhàn)時(shí)的防護(hù)要求不相同，需要應(yīng)用平戰(zhàn)功能的轉(zhuǎn)換措施。
3、運(yùn)用強(qiáng)度驗(yàn)算的方法，因?yàn)槿朔涝诤奢d的作用之下，結(jié)構(gòu)的構(gòu)建變形極限已經(jīng)用允許的延性來進(jìn)行控制，所以在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，不需要再對(duì)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建變形以及裂縫進(jìn)行單獨(dú)驗(yàn)算。
4、觀察各個(gè)部件抗力的協(xié)調(diào)性，避免因?yàn)樵O(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的不同，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)局部的先行破壞，是整個(gè)人防建筑作用喪失。
5、對(duì)于人防工程和墻與柱承重結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)該盡量做到和地面建筑承重的結(jié)構(gòu)互相對(duì)應(yīng)，使得地面建筑荷載能夠通過人防工程承重的結(jié)構(gòu)直接轉(zhuǎn)移到地基上面。
6、注重構(gòu)造的要求，許多人防結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求是和一般建筑的設(shè)計(jì)有所不同，其在要求上會(huì)更為嚴(yán)格，應(yīng)該對(duì)于結(jié)構(gòu)延性有充分的保證，強(qiáng)剪弱彎、強(qiáng)柱弱梁。
2 地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)
1、建筑的使用功能——平戰(zhàn)結(jié)合
平戰(zhàn)結(jié)合作為地下人防工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的一個(gè)特點(diǎn)，所以在人防工程荷載的設(shè)計(jì)上，應(yīng)在平常使用的時(shí)候，用靜荷載作為主要荷載，戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)爆炸沖擊波的動(dòng)荷載作為工程主要的荷載。所以，在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，除要滿足正常生活使用的要求之外，還需要滿足戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)承受爆炸荷載的組合要求。
2、鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)組成可以按照彈性的工作階段來設(shè)計(jì)
因?yàn)闃?gòu)件處在塑性階段工作的時(shí)候比彈性階段工作之中吸收的能量較多，所以能夠?qū)⒉牧系臐摿Τ浞职l(fā)揮出來。因?yàn)槿朔拦こ痰脑O(shè)計(jì)是有效將動(dòng)荷載來等效成靜荷載分析，和這個(gè)相互適應(yīng)的是在人防工程中結(jié)構(gòu)的材料所承載能力按照靜載的實(shí)驗(yàn)來取得，材料的強(qiáng)度應(yīng)用在人防工程的設(shè)計(jì)時(shí)，需要將材料處于動(dòng)載之下強(qiáng)度提高的一系列因素考慮好。所以，在人防工程的設(shè)計(jì)之中材料的強(qiáng)度需要用動(dòng)荷載的強(qiáng)度增強(qiáng)的系數(shù)調(diào)整之后，才可以用在結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)之上。這也是人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中重要的一個(gè)特點(diǎn)。
3 等效靜荷載設(shè)計(jì)的概念
對(duì)于人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中，其核心的問題是人防工程結(jié)構(gòu)的內(nèi)力計(jì)算方法與構(gòu)件界面設(shè)計(jì)的方法。從人防工程的設(shè)計(jì)程序上來看，簡(jiǎn)單可分為三層，即結(jié)構(gòu)的方案、內(nèi)力的分析、截面的設(shè)計(jì)。這三點(diǎn)之中內(nèi)力的分析在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之中與普通建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上有著很大區(qū)別，然而截面的設(shè)計(jì)一般與普通建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法普遍一樣。在進(jìn)行人防工程結(jié)構(gòu)的分析時(shí)，最先考慮的應(yīng)該是依照建設(shè)單位設(shè)計(jì)委托書之中確定工程抗力的等級(jí)，來有效證明工程所需防護(hù)的要求。一旦確定防護(hù)的等級(jí)，就可以依照相關(guān)規(guī)范確定其各種荷載所作用的數(shù)值。
一般人防工程平時(shí)都是以靜荷載為主的，戰(zhàn)爭(zhēng)時(shí)需要以動(dòng)荷載作為主要荷載，這種荷載也可以稱為沖擊荷載。但是人防工程怎樣選擇荷載？荷載又怎樣作用在結(jié)構(gòu)之上？解決這個(gè)問題有效思路是，將爆炸的動(dòng)荷載轉(zhuǎn)變成等效靜荷載，之后再依照荷載的組合情況，根據(jù)普通靜力結(jié)構(gòu)的力學(xué)方法算出結(jié)構(gòu)的背離。再進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析，并從整體到具體的構(gòu)件。然而人防工程內(nèi)力的分析主要是將結(jié)構(gòu)分成單個(gè)獨(dú)立構(gòu)件，每一個(gè)構(gòu)件按照分別不同防護(hù)的要求與防護(hù)的等級(jí)，將其等效的靜荷載計(jì)算出來，不再向另外的構(gòu)件來傳遞所受荷載。
一般等效靜載法在原則上適用單個(gè)的構(gòu)件。三十幾人防工程的結(jié)構(gòu)由梁、頂板、柱、外墻等一些構(gòu)件所組成多構(gòu)件的復(fù)雜體系。應(yīng)用等效靜載方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，普遍是將結(jié)構(gòu)分解為獨(dú)立構(gòu)件，各自求出等效靜載之后，將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，成為基礎(chǔ)構(gòu)件或是結(jié)構(gòu)，就可以按照靜力荷載的作用下對(duì)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算。
4 幾種人防結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)構(gòu)件上荷載的取值辦法
上部的建筑對(duì)于人防地下室的頂板核爆炸動(dòng)荷載的影響，應(yīng)該從爆炸的沖擊波和建筑相互作用方面來分析。一旦沖擊波在迎爆墻壁各個(gè)窗孔內(nèi)沖進(jìn)室內(nèi)，沖擊峰的數(shù)值將會(huì)被降低，經(jīng)由室內(nèi)各方向障礙反射的過程，會(huì)形成新超壓波形，會(huì)導(dǎo)致地面建筑的變形、失穩(wěn)甚至倒塌。因此對(duì)上部建筑自重計(jì)算的明確，也就知道了人防工程的等效靜荷載之中，上部建筑自重作用在頂板的原因。在核爆的時(shí)候，上部的混凝土承重墻由于倒塌等原因，壓在地下的人防工程頂板，由于建筑受到拋擲，所以上部建筑自重不計(jì)或取半。
在對(duì)界面進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，要對(duì)臨空墻、樓梯口以及擴(kuò)散室墻等各種構(gòu)件動(dòng)荷載的作用區(qū)別進(jìn)行嚴(yán)格的區(qū)分。臨空墻的一側(cè)在工程防護(hù)門之外受到?jīng)_擊波的荷載作痛，另一側(cè)不會(huì)受到?jīng)_擊波的影響。對(duì)于防護(hù)門之外和擴(kuò)散室外的通道的臨空墻，他的外側(cè)會(huì)受到?jīng)_擊波的強(qiáng)力荷載。所以應(yīng)該按照構(gòu)件反面和正面不同時(shí)受到荷載來分別對(duì)配筋進(jìn)行計(jì)算。
在人防工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合建筑的功能要求，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的布置，并建立結(jié)構(gòu)合理的計(jì)算模型，將建筑的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)的構(gòu)件有效合成一個(gè)整體，合理選取設(shè)計(jì)的參數(shù)，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與科學(xué)性。
在人防設(shè)計(jì)之中，頂板、底板以及側(cè)墻是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容，同時(shí)也是設(shè)計(jì)中的基本結(jié)構(gòu)，從經(jīng)濟(jì)與功能方面來看，也是人防設(shè)計(jì)中的重點(diǎn)所在。人防工程在進(jìn)行入口、通風(fēng)口等各種管道的設(shè)計(jì)時(shí)，尤為需要設(shè)計(jì)人員的關(guān)注，這也是在設(shè)計(jì)之中最容易出問題的地方，在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候不僅要確保出入口的臨空樓梯與臨空墻結(jié)構(gòu)的承載能力，還要確保防護(hù)門的牢固性，確保其承受住規(guī)定荷載。對(duì)于各種階段設(shè)計(jì)上必須全面，對(duì)于設(shè)計(jì)的要求也要具體明確，保證地下人防工程的質(zhì)量與防護(hù)水平。
結(jié)語(yǔ)：隨著社會(huì)科技的高速發(fā)展，可以說我國(guó)的人防工程逐漸由古老的地道戰(zhàn)形式，轉(zhuǎn)變成堅(jiān)固、美觀的建筑形式。地下人防工程能夠合理來利用地下的空間，同時(shí)打破了拆遷以及文物保護(hù)的一系列矛盾，能夠合理的解決新舊建筑的結(jié)合與功能拓展，為地面上創(chuàng)造了更加開辟的空間，符合了現(xiàn)代城市建設(shè)的緊湊化以及人文關(guān)懷的一系列新理念。本文是結(jié)合筆者多年地下人防工程結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于其設(shè)計(jì)的特點(diǎn)進(jìn)行的簡(jiǎn)單探討，希望會(huì)日后地下人防工程的建設(shè)有一定的借鑒價(jià)值。
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