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人防结构设计与抗震结构设计的比较探究

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摘要:建筑行业中,由于我国土地分布在陆地和海洋两个大型地震带交接的部分,在进行建筑的设计时,思考人防结构的设计和抗震结构的设计,是十分重要的两个部分。本次研究主要分析人防结构和抗震结构之间所具备的差异性,在比较过程中对二者的结构进行统合优化,根据我国建筑行业发展的实际情况,对其实际应用方式和应用状况进行整合研究,以求在实际应用的过程中,能够令建筑成本和建筑的安全性取得平衡。

关键词:人防结构;抗震结构;结构设计;结构比较

在构建一个建筑设施之前,根据实际情况对其人防情况和抗震情况进行分析,设计出高效的人防结构和抗震结构,是建筑工程中的一项重要的设计工作和环节。人防结构能够保证人民在战争灾害中的生命和财产安全,而我国的地理位置也决定了不能不考虑抗震结构方面的因素。因此,如何将两方面加以融合,在提高建筑物质量的同时,降低因此而增加的成本费用,在取得经济效益的同时,保障其社会效益的实现,对我国经济发展和建筑行业本身的发展而言,具有十分重要的意义。

1人防结构设计与抗震结构设计内容

1.1人防结构设计内容

在建筑行业中,人防结构是指能够对战争事态产生一定作用,保障战时人员和物资的隐蔽、指挥、医疗等作用的结构设计。采用人防结构的建筑,在平时可以用作地下商场、游乐场、会堂、影院剧院,甚至可以充作旅店的功用,但统一的特点是,均为地下建筑。虽然现阶段已经得到了很大的发展,但由于抗战时期以及之后的经验,民间一般都将之称呼为“防空洞”。人防工程按构筑形式可分为地道工程、坑道工程、堆积式工程和掘开式工程;按战时功能分为指挥通信工程、医疗救护工程、防空专业队工程、人员掩蔽工程和其他配套工程。现阶段我国主要采取的人防结构设计,主要是掘开式和暗挖式两种,但同时也会针对不同地区的地形地貌和人文特点进行调整[1],保证其稳定性和强度,荷载承受力较高,不易变形。

1.2抗震结构设计内容

抗震结构设计与人防结构设计相对应,针对的是地震情况下,对房屋建筑的保护能力。我国位于环太平洋火山地震带和喜马拉雅火山地震带的交接位置,虽然从根本上来说,是一个发生地震的可能性较小的国家,但从唐山大地震到汶川地震,再到近年来不断发生的各种地震情况来看,进行抗震结构的设计仍然是十分必要的。我国对建筑进行规范和指导的文件以及法律法规的内容,相对而言已经比较完善,在遵守建筑工程标准的前提下,我国大多数的建筑都能够具有较好的防震特性,在震级较高的情况下依然能够保证建筑的大体完好。建筑工程的抗震结构设计是按照重要性程度划分的,对民用的建筑而言,大多数采用的是消能减震加固法[2]。

1.3人防结构与抗震结构内容比较

人防结构由于主要针对的是战争状态的荷载能力,当国家处于战争状态时,建筑会受到的损害主要还是炮弹和爆炸等问题,对荷载的要求相对来说比较低,这也导致了在人防结构的设计中,一定程度的降低极限情况、降低防护要求的措施是可以允许的。但地震属于自然灾害,一旦发生会受到更大的影响,因而在进行抗震结构的设计时,其要求要远比人防结构的要求更高。

2人防结构设计与抗震结构设计比较

2.1设计原则比较

从理论上来说,人防结构设计与抗震结构的设计之间,设计原则从根本上是一致的,都是避免房屋中的居住或使用人员受到外部条件的影响,而导致生命和财产受到威胁。二者之间的差别仅在于,人防结构设计针对的是战争状态,抗震结构针对的是自然灾害。因此,在设计原则上,基本不会出现过大的差距。也就是说,建筑结构所需要选取的材料,都应该是延性好、同时也能够避免脆性破坏的类型,因此都需要遵循“强柱弱梁”和“强剪弱弯”两个原则。它们强调的都是整体上的完整性,需要将每一个部件中都加强处理,避免由于一两处细节上的失误和问题而导致整体强度受到影响。

2.2设计方法比较

在设计方法方面,二者间有比较大的差别。人防设计在现阶段主要采取的方法是等效静荷载,采用合理的设计和合适的原料,做出最佳的方案来实行;但有效的抗震结构的设计方法仍然在摸索中,这主要是由于地震灾害的不可预测性造成的,需要建筑即使遇到大型地震灾害发生,也能保证建筑不会倒塌、人员能够及时撤离。因此,需要在人防结构的基础上,针对地区的情况,对建筑的设计方式进行调整。换句话说,在进行建筑设计之前,需要考虑的是人防结构设计,而抗震结构设计是建立在人防结构设计的基础上,对已经完成的设计方案进行调整的。

2.3荷载情况比较

在荷载情况方面,二者采取的同样都是偶然动荷载,设计时都以一次作用时间为基准进行的。人防荷载的动能量作用于外部表面,而动荷载则直接作用于构件,具有破坏力大、作用时间短的特点。但地震荷载不同,它是间接的、偶然性的荷载,因此构件的安全性会比较低,不太可能发生地基失效导致的结构破坏,因此设计时无需考虑人防结构问题,这就导致在荷载方面,二者间的设计方案产生了一定的冲突[3]。

3实际应用情况分析

在将二者间进行结合的实际应用中,人防结构的设计要求结构构建的延性越大越好,严格地遵守强柱弱梁和强剪弱弯原则,调整使用部件的种类吸收荷载能量的作用,以提高建筑的整体承载能力。可以调整建筑方案和使用的原料,提高结构上的稳定。在此基础上,对建筑采用有效的抗震结构来进行建设,例如采用框架结构、剪力墙结构、钢筋混凝土结构、砖混结构、钢结构框架、板柱结构等,对建筑方式进行调整,以提高建筑的防震能力。

4结束语

综上所述,我国的建筑设计人员在进行建筑设计之前,加强人防结构设计和抗震结构设计,是首先需要考虑的问题。如何将二者整合起来,在兼具二者特点的同时,降低成本上的消耗,兼顾社会效益和经济效益,正在成为建筑设计师必然面对的重大问题。本次研究将防结构设计与抗震结构的设计原则、设计方法以及荷载情况进行了比较,分析二者间的共通之处,研究实用过程中能够兼顾二者的方式,对提高建筑的使用寿命提出了具有积极作用的意见。

参考文献:

[1]赵桂兰.现有建筑结构抗震鉴定及加固设计探讨[J].工程技术研究,2016,(7):194+201.

[2]蔡忠坤.人防工程建设与城市地下空间开发利用的思考[J].工程技术研究,2017,(1):201+203.

[3]曾艳.地下室建筑设计在人防工程中存在的问题分析[J].住宅与房地产,2017,(12):111.

作者:吴限量 单位:江苏省第二建筑设计研究院有限责任公司

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