浅析建筑结构中的人防设计与抗震设计

摘要：本文笔者结合多年工作经验，就建筑结构中人防设计和抗震设计进行了比较分析，并对设计经验进行探讨、总结。

 

关键词：建筑设计；人防结构；分析

 

建筑工程中抗震结构的设计指的是利用结构设计的安排能够对一定级别地震对建筑的破坏进行预防，人防结构的设计其主要目的在于保护核武器或者常规武器进攻带来震动的情况下对群众人身安全进行保护。从本质上来讲，以上两种建筑施工均是以震动危害的降低为主要目的，所以不可免的具备一定部分的相似点，而两者承受着不同性质的震动，因此在实际施工设计方法方面也存在一定程度的差异。

 

1.建筑工程结构人防设计和抗震设计内容阐述

 

1．1人防结构设计内容

 

建筑人防结构需在建筑工程施工之前进行系统科学的设计，且设计过程必须通过具体数据的分析以及湿地的勘探考察，施工质量与设计质量两者之间具有明显的联系。合理的建筑结构设计可以产生相对应的人防成效，无论是在和平时期还是战争时期，都能够有效地保护人民群众的人身安全与财产安全。就当前工程施工的建设经验进行分析，人防结构的设计手段主要包括开掘式与暗挖式两种人防工程，其中暗挖式的人防工程包括地道式与坑道式两种，而开掘式的人防工程包括附建式与单建式两种。

 

1．2抗震结构设计内容

 

相对于地震频发的国家来说，我国的地震出现概率较小，且由地震带来的破坏与危害也相对较小，但是，为了更大程度上确保建筑的使用质量，保护人民群众的生命财产安全，尽可能减少由地震发生所产生的重大事故及人身伤亡，必要的建筑工程结构抗震设计也是不可或缺的，特别是对于我国地震出现概率相对较高的一些省份及地区来讲，抗震结构更成为工程施工过程当中的重点和关键部分。当前现有的工程施工安全条文对安全性相关指标的规定指的是在正常的设计与使用以及使用的条件之下，建筑结构能够承受施工、使用基础上产生的各种变形或荷载，在特殊情形下出现的突发事件或者偶然荷载需确保事件发生前后结构稳定性不出现变化。

 

2.建筑工程结构人防设计和抗震设计的分析对比

 

2．1设计原则对比分析

 

从理论上来讲，无论是抗震结构还是人防结构，均是以提升抗震动所引起的危害作为基础，其施工特点都体现在对建筑工程抗震动相关性能的提高上，确保在遭遇重大震动的情况下能够最大程度上保持建筑物的完好。从这方面来讲，二者均遵循着“强剪弱弯”、“强柱弱梁”的相关建筑设计原则。另外，抗震结构与人防结构的设计理念均遵循建筑工程整体的合作性和协调性。以往建筑工程具体施工实践来看，即便建筑整体建构设计均符合基本承受系数相关标准，然而只要一个环节或者一个小部分结构存在弱承受情况，那么在地震等重大灾害出现时，这些细小的薄弱部分将成为巨大灾害出现的源点，这也和工程力学中所阐述的集中应力的现象相类似。根据物理学的力学原理，可以看出建筑结构内部的各组成部分都存在着相应收缩系数的标准，也就是说，建筑工程相关施工人员能够提升建筑物内部动能运动与吸收能力，对外部动能威胁进行一定程度的减少，以此使得危害系数能够被降低，减小由外部震动给建筑带来的严重破坏。基于该项理论，工程施工相关人员可以就动能力量的转换出发，开展设计施工。比如，可以充分利用到结构受弯相关构件或者大偏心的受压构件变形对动荷载能量进行吸收，经过缓冲作用，减轻各构件支座的截面抗剪负担以及受力柱抗压负担，确保在建筑结构完全屈服之前不再产生剪切力的破坏，屈服之后仍具备丰富的延性以确保构件形成塑性破坏，进而达到建筑结构的承载力整体提升的最终目的。

 

2．2设计方法对比分析

 

就物理学的角度进行分析，关于人防结构的设计最主要的目的在于承受能力的提高，所以，其设计方法从物理学的应用实际进行着手，现行的主要设计方法为等效静荷载办法来开展设计分析的工作。因为建筑工程抗震结构的设计是以拟建的工程结构施工或者使用条件下设计过程为基础，建筑结构的构件在各方面动荷载综合作用之下，结构构件振型与相应静荷载作用下挠曲线非常相似，而且在动荷载的作用下建筑结构构件的破坏规律与相应的静荷载作用下的破坏规律也相似，因此在动力分析过程中，可以通过将建筑结构构件进一步简化为一种单自由度体系，查表可得相应的动力系数，以动力系数与动荷载峰值相乘得到等效静荷载。这样一来，建筑结构构件相当于在等效静荷载的作用下，而其各项内力就是在各种动荷载作用下的内力最大值。此外，提高人防结构的质量，不仅要选用科学的设计方案，还需要选用具有一定承受力和荷载力的高效建筑结构材料，现在施工单位为了提高原有建筑材料的使用效果，通常在建筑材料内加入材料强度综合调整系数予以调整修正，最后通过建筑结构构件在综合动荷载作用下的变形极限允许延性比加以控制，按照允许延性比进行弹塑性能的验算得到最终的设计结果。

 

由于地震等灾害具备极大的破坏力，并且灾害存在着极大的不可预测性，所以对于预防地震灾害相关工作而言，在建筑工程的施工过程当中难度系数相当高。当前，现有抗震结构的设计理念通常可以被概括为：在级别较低地震灾害当中抗震建筑能够保证安全，不出现破坏现象；在级别相对较高的地震发生过程中，产生一些细微的破坏，但是够通过一定的后期修补与维护继续使用；在级别较高的地震出现时，能够保证建筑物不发生坍塌，内部的居住居民能够进行安全的撤离，降低地震发生的破坏力，然而建筑物不能进行灾后的二次使用，在情况稳定后需进行重建。

 

2．3荷载的作用方式对比分析

 

人防结构设计和抗震结构设计这二者于荷载的作用方式上的相同点为都是偶然动荷载，在设计过程中均可以以具有一次作用效果考虑，而主要的不同点在于防震结构的荷载作用方式是由于地震事件造成地面运动而引起的动态惯性作用力，是间接的。人防结构所承受的动荷载主要是外部动能量直接作用于人防结构的附属构件，而人防结构内部构件只是间接的承受附属构件以及建筑上部结构的荷载作用。人防结构所承受荷载是在短时间内迅速爆发出来的，由于时间短，能量大，所以表现的破坏力也就相对较大，而且会随着时间的不断延长而逐渐消耗。在人防动荷载的作用下，材料的力学性能与在静荷载作用下相比，材料的力学性质发生了比较明显的变化，主要的表现是材料在快速加载作用过程中各种材料强度的提高和结构构件承载能力可靠性指标的变化。

 

3.结束语

 

根据多年的工程施工经验及相关理论知识，笔者认为，抗震结构与人防结构的设计在某些部分存在着许多共同点，与此同时差异性也同样存在，因而，相关设计人员需取长补短，以此提高我国建筑物使用质量，推动建筑行业的快速、健康发展。

 

参考文献

[1]GB50038—2005．人民防空地下室设计规范．北京，2005．

[2]全国民用建筑工程设计技术措施一防空地下室(2009年版)．中国计划出版社，2009．