茆成龙
新疆长城建筑设计研究院有限公司新疆乌鲁木齐市830000
摘要：国内的高层人防建筑主要的设计方式是将工程本身与地下室相结合，但是地下室本身在建筑设计中就是必不可少的一部分，设计的目的不仅是关注人防安全工程，更多的是关注建筑本身的贮存作用，在日常生活中为居民提供物件存储的功能分区。地下室在高层建筑中的设计一般作为地下车库来进行使用，但是在非常时期，高层建筑中的地下室设计就能够起到人防工程的作用，作为坚固的防空工事保证人民的生命财产安全。
关键词：高层建筑；人防工程；结构设计
1人防工程的结构设计特点分析
为遵循平战结合的原则，钢筋混凝土墙、柱、梁和板等结构构件设计时均需考虑同时满足平时使用要求和战时防护要求。人防工程和一般民用建筑工程均采用静力结构设计内力分析方法进行结构设计。楼板、梁等结构均不考虑临战加固，战时规定的结构防护要求在施工中全部一步到位。人防工程结构设计具有以下不同于一般工业民用建筑工程的特点：①人防工程结构设计应做到结构各个部位抗力（强度）相协调，应满足人防工程的防护要求。结构在常规武器爆炸动荷载或核武器爆炸动荷载的作用下，可采用“等效静荷载法”简化进行动力分析。常规武器爆炸动荷载和核武器爆炸动荷载均属于偶然性荷载，设计时均按其动荷载一次作用，不同时作用；②人防工程结构构件承载力计算，平时使用状况和战时使用状况两种工况作用下应分别计算，并应按其中最不利工况的计算结果进行设计。钢筋混凝土结构构件可按弹塑性设计，如钢筋混凝土的顶板、外墙、临空墙等；③材料强度可提高，在设计中当爆炸动荷载与静荷载同时作用时，仍可取同样的动强度提高系数；④应重视人防结构的构造要求，有些构件设计内容还主要靠构造的方法解决，必要的构造规定与计算分析一样重要；⑤在武器爆炸动荷载这种瞬间荷载作用下，结构设计可只验算结构承载力，可不进行结构变形、裂缝开展、地基承载力和地基变形计算；⑥防空地下室的墙、柱等承重结构体系布置，应尽量与地面建筑物相互对应，地面建筑物的荷载要通过防空地下室的承重结构传递到建筑物的地基上；⑦设计防空地下室可考虑：在普通爆破航弹、核爆炸冲击波和早期核辐射等破坏因素作用下，地面多层或高层建筑物都有一定的削弱作用；⑧平战结合，取控制条件，当平时使用要求与战时防护要求不一致时，应采取平战功能转换措施。
2工程实例
市内某高层建筑应用为住宅楼，主楼设计一共为24层，地下室设计为两层，分别为物资储藏室和人防地下室，日常将其作为地下停车场进行功能分区。人防地下室在一般情况下回将其安置在地下二层，该高层建筑的人防等级为核六级。另外，采用主体框架结构，有助于地下停车场分布在建筑主楼的四周。该地下停车场底标高与高层建筑主楼的基础底标高相同。此外，整体工程还建设了两层裙房，位于主楼外侧，该建筑使用框架结构。
3人防工程的结构设计
3.1人防区位与结构设计的关系
表1材料强度等级
注：①防空地下室结构不得采用硅酸盐砖和硅酸盐砌块；②严寒地区，饱和土中砖的强度等级不应低于MU20；③装配填缝砂浆的等级不应低于M10；④防水混凝土底板的混凝土垫层，其强度等级不应低于C15。
本案例工程把人防工程设置在地下二层，这主要是从节约成本方面去考虑，相较于设在负二层，人防区设在负一层的方案中，人防外墙高度就得多增高一层，同时，人防荷载很大，再加上顶板覆土作用，地下室顶板负荷过大，顶板梁截面必须增大满足要求，为满足使用，负一层层高得加高，成本增加较多，付出代价太大。另外，在作为人员掩蔽部使用时，尽量避免利用地下室汽车出入口坡道作为人防主出入口，人防坡道作为主出入口要对坡道板进行人防设计，坡道板的人防荷载很大，将会造成不必要的浪费。因此，人防工程在地下室中的位置选择亦至关重要，在确保建筑整体的安全性的前提下，控制造价成本，设计阶段尤为重要。
2.2不同防护单元间的质量防护要点
人防工程中其防护设施和内部设备均能自成体系的使用空间体系称为防护单元。其作用从定义中可以看出是为了提高人防工程的抗毁伤能力，即个别防护单元被毁伤，不至于导致整个工程被毁伤。为保证人防工程不同防护单元的防护功能，相关人员需注意以下内容：（1）临空墙、隔墙、门框墙、顶板及楼板均使用钢筋混凝土，防空地下室结构选用的材料等级不应低于如表1所厚度。
（2）如需在防护密闭隔墙上开设相应的连通口，施工人员需对防护密闭隔墙两侧防护密闭门的安装质量进行监测，并严格控制两门间的间距，最小间距不得小于500mm。（3）施工过程中要确保密封性、牢固性，除了要注意防护密闭隔墙上预留的平时通行连通口或风管穿墙孔，还需严格检查封堵预埋件的位置、规格。（4）通常来说，防护单元隔墙上的连通口总宽度需控制在防护单元隔墙总长度的30%以内，且单个洞口的净宽不得超过6m，净高不得超过3m。（5）临空墙均采用现浇钢筋混凝土浇筑，严禁有蜂窝、孔洞、露筋现象。施工要保证混凝土的浇筑质量，还要检查钢筋的规格、间距、位置、绑扎、接头质量等。
3.3顶板设计研究
对于高层建筑的人防工程而言，一般将这一建筑功能放置在地下，因此设计人员在进行人防结构的上部结构设计时需要注重其安全性和稳定性，以此保障建筑的整体稳定性。高层建筑由于上层建筑体积庞大，因此重量也相对较高，对于地基的承载力要求也极高，可以说对于高层建筑而言最重要的部分就是地基建设，一旦地基出现施工或设计问题就会直接影响高层建筑的整体稳定性，严重时还会使房屋倒塌，危害人民群众的生命财产安全。由此可见顶板设计对于高层建筑而言是非常重要的。在进行上层建筑的设计时，需要使上下两部分建筑结构相匹配相适应，需要设计人员选择好构建的结构尺寸以及合理的承载以保证建筑结构的稳定和安全。
3.4构造设计研究
作为人防工程，必须能够具备一定的承载荷载能力，人民防空安全工程最重要的是能够经受战争时期大爆炸引发的动荷载作用，所以该工程的建设需要的结构材料以及防水抗渗等材料的等级较普通建筑要求更高。这样能够有效地加强房屋结构的荷载能力，减少建筑的压塌、崩溃现象。在进行地下人防工程的板墙结构设计时需要通过设置钢筋提高受力能力，保障建筑结构的稳定性。在室外的出入口或者在与建筑主体结构连接的地方一般要进行沉降缝的设计，提高建筑的适应性和使用寿命。
结束语
高层建筑中人防工程的结构设计和施工质量直接关系着人民的生命财产安全，并且直接影响着建筑的使用寿命和功能运行。目前国内的高层建筑的设计中，对于人防工程的设计和实施的重视度还有待提高，本文简要介绍了高层建筑的人防工程的结构设计。
参考文献
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