浅析人防结构设计和抗震结构设计的比较

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1、浅析人防结构设计和抗震结构设计的比较中建三局集团广东人防与地下空间设计分院【摘要】抗震结构设计是为了抵抗一定等级地震对建筑的损害，而人防结构设计是为了防止核武器或常规武器在爆炸中产牛的冲击波危及群众的人身安全。因此，从根木上来讲，抗震结构设计与人防结构设计的目的都是为了减少震动所带来的危害，但它们所承受的震动具有不同的性质，因此在实际施工设计中存在一定的差异。据此，笔者结合工程实践，比较分析抗震结构设计与人防结构设计。【关键词】抗震结构设计；人防结构设计；比较引言人防结构要求在建筑施工前，通过分析具体数据并进行实地勘探考察来完成进一步的设计，而较为常用的施工方

2、式包括暗挖式和掘开式两种，其中暗挖式又分为坑道式和地道式；而掘开式分为单建式和附建式。人防结构设计是为了保护群众免受核武器或常规武器震动所害。与此相比，地震结构设计的目的是为了减轻地震对建筑的破坏，保护人民牛命财产安全。为了确保建筑整体的安全性和稳定性，并充分发挥其人防和抗震功能，笔者分別从如下方面比较分析人防结构设计和抗震结构设计：一、设计原则的比较在设计原则上，人防结构设计与抗震结构设计可从如下几个方面进行比较：一是人防结构与抗震结构的共同目的都是为了提高建筑的抗震动性，因此人防结构与抗震结构设计都应遵循“强柱弱梁、强剪弱弯”的设计原则。二是人防结构与抗震

3、结构设计都应遵循建筑整体的协调性与合作性，但从既有建筑的施工实践可知，在建筑整体结构设计与其基木承受标准相符的情况下，一旦遭受地震等大灾害，即便是极小的薄弱点，也会成为重大灾害的源点，而这一现象类似于工程力学上的应力集中现象。三是从工程力学角度来看，工程结构的内部组成都存在一定的收缩标准，即通过提高建筑的内部动能运动和吸收能力，可在一定程度上降低其危害系数，从而减轻外部震动对建筑结构的破坏，因此可从动能转换的角度岀发进行设计施工。综上，可先利用结构构件变形来吸收动荷载能量，再经过缓冲来降低受力柱的抗压负担及构件支座的抗剪负担，以保证建筑结构在完全屈服前不出现剪

4、切破坏及在屈服后仍具有较高的延性，从而提升建筑结构的整体承载力。二、设计方法的比较在设计方法上，人防结构与抗震结构可从如下方面进行比较：站在物理学角度上看，人防结构设计主要通过提高建筑结构的承载能力来保证建筑的安全性能，因此其设计手法应要与物理学应用实际紧密联系，而目前最为常用的设计方法是等效静荷载法。由于建筑抗震结构设计是在施工或使用的条件下对工程结构进行设计的一个过程，在各种动荷载的共同作用下，建筑结构构件的振型与相应的静荷载时产生的挠曲线相似，此外，动、静荷载对建筑结构的破坏规律也及其相似，由此可见，在动力分析的过程中，可将建筑结构构件简化为单自由度体系

5、，并通过查表获得动力系数，然后再将其与动荷载峰值相乘，最后可得出等效静荷载。值得注意的是，人防结构承载力的提高不仅要求优化设计方案，还要求所选的结构材料具备一定的延性。为了考虑结构材料在动荷载下的强度提高，设计单位一般会加入材料强度调整系数来进行修正，然后再通过控制结构构件在动荷载作用下的延性比来验算其弹塑性能，从而获得设计结果。另外，地震等灾害不仅具有极强的破坏力，且其存在不可预测性，因此从预防地震灾害的角度来讲,建筑结构设计的难度比较大。现行的抗震结构设计理念如下：在低等级的地震中,保证建筑不出现破坏性的损伤；在相对高等级的地震中，允许产生一定的破坏但可通

6、过后期维护和修补来恢复使用；在高等级的地震中，保证建筑不坍塌及被困人员能安全撤离。三、荷载作用方式的比较在荷载作用方式上，可从如下方面比较人防结构设计与抗震设计：人防结构设计与抗震设计均为偶然动荷载，自然地震存在着很大的偶然性，同样，战争吋武器的爆炸冲击波也具有偶然性，因此，在对建筑结构进行设计吋，即可按照一次作用效果的方式来考虑。人防荷载具有作用吋间短、能量大且递减的特征,因此，人防结构设计考虑的核心要点是如何抵抗空气冲击波，这种振动会直接作用在结构构件的外表面上，而内部构件则是间接承担着附属构件所传递的荷载作用，在这样的情况下，明显地改变了建筑材料的力学性

7、质，这就是设计人员应重点考虑的方向和内容。对于抗震结构设计，首先应知道地震动荷载是地面在运动中产生的动态作用，是间接作用于建筑结构构件，其实质是一种惯性力。与人为引发的振动相比较，其在量能上明显要小，但是其振动的吋间相对要更持久，总体而言，其产生的动态总量相当大，振动所波及的范围广，这种惯性力会影响到大范围内的建筑构建。因此，设计人员在进行设计工作吋，应综合考虑建筑结构的整体性和均衡性。四、延性设计的比较针对延性设计，人防结构设计与抗震设计的比较如下：一是核武器和常规武器的爆炸为偶然性荷载，而在动荷载作用下的结构构件已处在弹塑性工作阶段，则结构构件的延性较大及

8、有助于吸收动能和抵抗动荷载。为此，人防