摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的迅猛發(fā)展與進(jìn)步，建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求也越來越高。尤其是對于建筑工程結(jié)構(gòu)的安全性、可靠性和使用性能，這些性能指標(biāo)主要涉及到的是建筑工程的人防結(jié)構(gòu)與抗震結(jié)構(gòu)。建筑設(shè)計(jì)是工程施工的基礎(chǔ)也是依據(jù)，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要性不言而喻。本文主要對建筑結(jié)構(gòu)的人防設(shè)計(jì)與抗震設(shè)計(jì)比較進(jìn)行設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與分析。

　　關(guān)鍵詞：人防結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)抗震,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　甲類人防地下室應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動荷載和核武器爆炸動荷載的分別作用，乙類人防地下室應(yīng)能承受常規(guī)武器爆炸動荷載的作用，人防地下室一般也有抗震設(shè)防要求，設(shè)計(jì)時(shí)需要能承受地震動荷載及武器爆炸動荷載作用。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有相同之處也有不同之處。

　　1 荷載作用方式

　　相同點(diǎn)：兩者均為偶然荷載，均為動荷載，設(shè)計(jì)時(shí)均按一次作用考慮。不同點(diǎn)：人防結(jié)構(gòu)構(gòu)件如果暴露于空氣中則直接承受空氣沖擊波的作用，如果埋于土中直接承受土中壓縮波的作用，因此人防荷載對結(jié)構(gòu)構(gòu)件外表面的是直接作用，其動荷載直接作用于構(gòu)件，其作用為外力;而地震動荷載則是由于地震時(shí)地面運(yùn)動引起的動態(tài)作用，其實(shí)質(zhì)是慣性力，是間接的作用。建筑物的所有構(gòu)件(只要有質(zhì)量)均會由于地震動而存在慣性力。人防動荷載一般是直接作用于人防地下室外表面的構(gòu)件，一般可按同時(shí)作用于圍護(hù)結(jié)構(gòu)考慮，而人防地下室內(nèi)部的墻柱等構(gòu)件只間接承受圍護(hù)構(gòu)件及上部結(jié)構(gòu)傳來的動荷載。

　　2 荷載的大小

　　人防動荷載(即常規(guī)武器或核武器爆炸動荷載)其沖擊波壓力是隨時(shí)間變化的，為方便設(shè)計(jì)計(jì)算《人防規(guī)范》將它簡化成等效靜荷載，它只代表作用效果的等效，等效靜荷載并不是實(shí)際作用的力，但它方便了設(shè)計(jì)計(jì)算可以用靜力分析的模式進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算;設(shè)計(jì)時(shí)等效靜荷載的大小的確定主要與設(shè)防抗力等級有關(guān)。

　　地震作用大小首先與震級、烈度、震源深度、建筑物離震源的距離等有關(guān)。其次與建筑物的質(zhì)量大小、建筑物所處的場地條件及土質(zhì)、及建筑物的動力特性(如自振周期、振型、阻尼等)有關(guān)。

　　3 設(shè)計(jì)理念

　　抗震設(shè)計(jì)方法通常為“三水準(zhǔn)、二階段”的設(shè)計(jì)方法，設(shè)防目標(biāo)為“小震不壞，中震可修，大震不倒”。為實(shí)現(xiàn)設(shè)防目標(biāo)取小震下地震動參數(shù)計(jì)算結(jié)構(gòu)彈性下的地震作用效應(yīng)，進(jìn)行截面承載力驗(yàn)算。第二階段是大震下的結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算。并通過概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來滿第三水準(zhǔn)的設(shè)計(jì)要求。在人防動荷載作用下，防空地下室結(jié)構(gòu)動力分析采用等效靜荷載法，即將動力作用下求內(nèi)力問題轉(zhuǎn)化成靜力作用下求內(nèi)力問題，防空地下室結(jié)構(gòu)的內(nèi)力可按一般靜力結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，并可采用靜力計(jì)算手冊和相應(yīng)圖表來計(jì)算內(nèi)力。由于在動荷載作用下，結(jié)構(gòu)構(gòu)件振型與相應(yīng)靜荷載作用下?lián)锨�線很相近，且動荷載作用下結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞規(guī)律與相應(yīng)靜荷載作用下破壞規(guī)律基本一致，所以在動力分析時(shí)，可將結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡化為單自由度體系，用動力系數(shù)乘以動荷載峰值得到等效靜荷載，這時(shí)結(jié)構(gòu)構(gòu)件在等效靜荷載作用下的各項(xiàng)內(nèi)力就是動荷載作用下相應(yīng)內(nèi)力的最大值。按等效靜荷載分析計(jì)算的模式代替動力分析，給防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來很大方便。采用等效靜荷載分析時(shí)，為滿足抗力要求，結(jié)構(gòu)材料參數(shù)應(yīng)乘以材料強(qiáng)度綜合調(diào)整系數(shù)。最后結(jié)構(gòu)構(gòu)件在動荷載作用下的變形極限用允許延性比[β]來控制。按允許延性比進(jìn)行彈塑性工作階段的防空地下室，即可認(rèn)為滿足防護(hù)和密閉要求。

　　4 設(shè)計(jì)原則

　　人防設(shè)計(jì)與抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則一樣：

　　4.1 脆性破壞的構(gòu)件安全儲備小，延性破壞的構(gòu)件安全儲備大，因此結(jié)構(gòu)應(yīng)盡可能有足夠的延性，避免脆性破壞，鋼筋砼結(jié)構(gòu)構(gòu)件均應(yīng)采取“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則。

　　4.2 各結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力相協(xié)調(diào)的原則，避免出現(xiàn)薄弱部位。防空地下室的結(jié)構(gòu)，應(yīng)充分考慮各部位作用荷載值不同，破壞形態(tài)不同以及安全儲備不同等因素，保證在規(guī)定的動荷載作用下，結(jié)構(gòu)各部位(如出入口和主體結(jié)構(gòu))都能正常地工作，防止由于存在個(gè)別薄弱環(huán)節(jié)致使整個(gè)結(jié)構(gòu)抗力明顯降低。如果某個(gè)部位失效，將導(dǎo)致整個(gè)人防區(qū)失效。同樣抗震設(shè)計(jì)也十分強(qiáng)調(diào)避免出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)(如薄弱層，軟弱層等)，因?yàn)榇笳饡r(shí)薄弱層或軟弱層出失效將導(dǎo)致建筑物倒塌，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

　　5 提高延性的設(shè)計(jì)構(gòu)造措施

　　5.1 核武器與常規(guī)武器爆炸均屬于偶然性荷載，具有量值大，作用時(shí)間短且不斷衰減的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受動荷載時(shí)已經(jīng)處于彈塑性工作階段，因此，結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有較大的延性，對吸收動能，抵抗動荷載是十分有利的。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，構(gòu)造上應(yīng)采取“強(qiáng)剪弱彎”“強(qiáng)柱弱梁”“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱桿件”的設(shè)計(jì)原則。如可充分利用受彎構(gòu)件和大偏心受壓構(gòu)件的變形吸收武器爆炸動荷載作用的能量，以減輕支

　　座截面的抗剪與柱子抗壓的負(fù)擔(dān)，確保結(jié)構(gòu)在屈服前不出現(xiàn)剪切破壞和屈服后有足夠的延性，最終形成塑性破壞，提高結(jié)構(gòu)的整體承載能力;又如受彎構(gòu)件應(yīng)雙面配筋，對承受動荷載作用下可能的回彈和防止在大撓度情況下構(gòu)件坍塌十分重要。

　　5.2 對梁、柱剪跨比和梁、柱剪壓比及柱軸壓比都需限制在合理范圍內(nèi)，規(guī)范中也有一定的規(guī)定。在塑性鉸區(qū)需配置足夠的箍筋，可約束核心混凝土，顯著提高塑性鉸區(qū)混凝土的極限應(yīng)變值，提高抗壓強(qiáng)度，防止斜裂縫的開展，從而可充分發(fā)揮塑性鉸的變形和耗能能力，提高梁、柱的延性;而且鋼箍作為縱向鋼筋的側(cè)向支承，阻止縱筋壓屈，使縱筋充分發(fā)揮抗壓強(qiáng)度。為了避免地震作用下框架柱過早地進(jìn)入屈服階段，增大屈服時(shí)柱的變形能力，提高柱的延性和耗能能力，全部縱向鋼筋的配筋率不應(yīng)過小。

　　5.3 強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件”設(shè)計(jì)原則。由于節(jié)點(diǎn)區(qū)的受力狀況非常復(fù)雜，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)只有保證各節(jié)點(diǎn)不出現(xiàn)脆性剪切破壞，才能使梁、柱充分發(fā)揮其承載能力和變形能力。即在梁、柱塑性鉸順序出現(xiàn)完成之前，節(jié)點(diǎn)區(qū)不能過早破壞。

　　5.4 強(qiáng)柱弱梁。較合理的框架破壞機(jī)制應(yīng)是梁比柱的塑性屈服盡可能早發(fā)生和多發(fā)生，底層柱柱根的塑性鉸較晚形成，各層柱子的屈服順序應(yīng)錯(cuò)開，不要集中在某一層。這種破壞機(jī)制的框架，就是強(qiáng)柱弱梁型框架。

　　5.5 強(qiáng)剪弱彎。適筋梁或大偏壓柱，在截面破壞時(shí)可以達(dá)到較好的延性，可以吸收和耗散地震能量，使內(nèi)力重分布得以充分發(fā)展;而鋼筋混凝土梁柱在受到較大剪力時(shí)，往往呈現(xiàn)脆性破壞。所以在進(jìn)行框架梁、柱設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使構(gòu)件的受剪承載力大于其受彎承載力，使構(gòu)件發(fā)生延性較好的彎曲破壞，避免發(fā)生延性較差的剪切破壞，而且保證構(gòu)件在塑性鉸出現(xiàn)之后也不過早剪壞，這就是“強(qiáng)剪弱彎”的設(shè)計(jì)原則，它實(shí)際上是控制構(gòu)件的破壞形態(tài)。設(shè)計(jì)抗震設(shè)計(jì)的原則是一致的。

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1]GB50038-2005，人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范，北京2005

　　[2]全國民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施-防空地下室(2009年版)，中國計(jì)劃出版社2009