关于人防结构设计与抗震结构设计的比较

摘要：随着我国经济建设的迅猛发展与进步，建筑结构的设计要求也越来越高。尤其是对于建筑工程结构的安全性、可靠性和使用性能，这些性能指标主要涉及到的是建筑工程的人防结构与抗震结构。建筑设计是工程施工的基础也是依据，人防结构设计与抗震结构设计的重要性不言而喻。本文主要对建筑结构的人防设计与抗震设计比较进行设计经验总结与分析。

关键词：建筑结构、人防结构设计、抗震结构设计、比较分析

人防结构设计主要是为了建筑结构能够承受常规武器或核武器爆炸动荷载的作用，其基本要求也是基于一般抗震设防的要求，在具体的设计过程中应特别强调设计结构能够最大可能地承受常规武器或核武器爆炸所引起的震动荷载。因此，可以说人防结构设计与抗震结构设计二者之间既有相同之处也存在一些不同点。

一、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的内容

1.1 建设工程人防结构设计

人防结构设计是人防建设工程的一项关键环节，应该说是人防建设工程不可缺少的建设过程之一。人防建筑工程的结构设计质量的好与坏与拟建人防建筑工程项目的社会经济效益和战争备防效益有着直接的联系，并能够起到决定性的作用。设计时建筑工程的基础，若要保证人防建设工程的质量，首要任务就是要保证人防结构设计的质量。人防工程是一种要求比较高的特殊防护地下建筑类型，通常按照建筑的形式可以分为掘开式人防工程和暗挖式人防工程两种，其中掘开式人防工程又包括单建式人防工程和附建式人防工程，而暗挖式人防工程则包括坑道式和地道式两种。

1.2 建设工程抗震结构设计

一般的建筑工程结构都必须要求在规定的设计使用寿命期限内要保证建筑结构具有足够的耐久性和可靠性，即建筑工程结构在设计使用期限内且在规定的使用条件下完成预期功能使用的概率。由此看出，建筑结构的耐久性和可靠性是对结构的定量分析与描述。

建设工程抗震结构设计除了要满足结构使用耐久性和可靠性以外还需要满足必需地安全性和适用性等质量安全方面的性能指标。安全性指标是指建筑工程结构在正常地设计、施工和使用条件之下，能够承受在施工与使用情况下出现的各种荷载或变形，特殊情况下发生的偶然荷载或突发事件要保证在发生事件前后结构的稳定性能不变。而适应性指标主要是指在建筑结构正常使用的情况下能够在规定使用期限内其结构不产生变形、裂缝和振动等。

二、建筑工程人防结构设计与抗震结构设计的对比分析

2.1 设计原则的对比

建筑工程人防结构设计原则与抗震结构设计原则相同，二者的结构设计都要尽可能地要求高延性，尽量避免设计建筑工程结构的脆性破坏，人防结构设计与抗震结构设计对于拟建建筑工程钢筋混凝土结构构件通常都具有“强柱弱梁”、“强剪弱弯”等基本设计原则。同时，二者还遵循建筑工程内部结构构件之间的相互协调、协同工作的原则，尽量较少在结构构件设计与施工当中出现薄弱环节或部位。人防结构设计还需考虑结构构件各个部位能够正常地工作，杜绝出现存在薄弱环节或部位导致工程结构整体抵抗应力作用不足等情况，而工程抗震结构设计同样着重强调于此点，以防止因为发生偶然荷载或突发事件造成大震结构薄弱环节或部位的倒塌，这一点与工程力学上所讲的应力集中现象类似。由于建筑结构构件如果具有较大的延性，可利用吸收结构内部动能和抵抗结构外部动荷载。因此，对于工程结构设计提高延性极具可实施性，人防结构设计与抗震结构设计对如何提高延性的构造措施主要是通过利用以上原则展开的，如可以充分地利用结构受弯构件或大偏心受压构件的变形吸收动荷载的能量，通过缓冲作用减轻各个构件支座截面的抗剪负担和受力柱的抗压负担，以确保建筑结构在完全曲屈服前不再出现另外的剪切力破坏，在屈服后还具有足够的延性以保证构件形成最终的塑性破坏，从而达到提高建筑结构整体承载力的目的。

2.2 设计方法的对比

人防结构设计的方法主要是依据动力分析原理，一般是采取等效静荷载的办法展开设计分析工作。由于建筑抗震结构设计是基于拟建工程结构在施工或使用的条件下的设计过程，建筑结构构件在各种动荷载的综合作用下，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。同时，为能够满足结构构件抗力的要求，应用等效静荷载分析法时，建筑结构材料参数还应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。

抗震结构设计的方法通常是以“三水准、二阶段”为最基本的设计准则，以“小震不坏，中震可修，大震不倒”为总的设防目标。人防结构设计的方法一般先取小震地震动参数计算结构弹性下的地震作用效应进行相关的结构构件截面承载力的验算，然后是对大震下的结构弹塑性变形力验算完成“二阶段”设计要求，最后通过应用工程结构概念设计和抗震构成措施来完成“大震不倒”的第三水准设计要求。

2.3 荷载作用方式的对比

人防结构设计与抗震结构设计二者在荷载作用方式方面的相同点在于都为偶然动荷载，设计时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持续时间极短，瞬时动态量却非常大，且在持续过程中会随着时间不断地迅速衰减。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。

三、结束语

通过以上对人防结构设计与抗震结构设计的对比进行的分析与讨论可以看出，无论是人防结构设计还是抗震结构设计都是我国建筑设计行业的重要组成内容。由于本人自身的专业知识水平和施工与设计经验非常有限，仅对人防结构设计与抗震结构设计内容以及二者之间的相同点与不同点进行简要的对比分析与讨论，目的只在于能够和同行朋友们进行学习交流。其实，人防结构设计与抗震结构设计问题一直都是相关设计技术人员所共同关心的话题，如何能够有效解决一些相关设计上的问题才是能够确保建筑工程设计质量以及本文讨论的价值所在。

参考文献

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