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浅析建筑结构中的人防设计与抗震设计

 摘要:为了人类的住房安全,要提高建筑质量,就要从各方面来提高,包括对建筑物的人防结构设计以及抗震结构设计。虽说二者都有各自的要求以及作用,但是二者有着共通的特点,而且可以相互融合贯通,对建筑的质量有很多的提高,使得建筑物更适合人类居住,以及带来更好的效益。要使得二者更好地为我们服务,我们就要从各方面入手,寻找二者的融合点,双方的差异,做到更好地利用两者的优势,避免其不足。 

  关键词:人防结构;抗震结构;设计 

  中图分类号:S611文献标识码: A 

  一、建筑抗震设计分析方法 

  1、场地、地基 

  历次震害经验分析,场地、地基情况对建筑物的抗震影响重大。稳定良好的场地地基能够有效地减轻地震灾害,复杂多变的场地地形会加重地震灾害。因此,建筑场地地质情况的研究分析,对于建筑抗震分析显得尤为重要。地震灾害分析表明,地形平坦、坚硬均匀的建筑场地对于建筑抗震极为有利;相反,山地地形、软弱土、易液化场地土、地质断层带等场地地基对建筑抗震极其不利。优先选择有利的抗震场地、避开抗震不利场地,对于建筑抗震设计格外重要。因此,建筑选址前的场地初步地质勘查及场地地震灾害评价更加重要。 

  2、结构的规则性 

  震害经验分析,平面、立面、剖面规则的建筑在地震中的破坏程度远小于不规则建筑。规则建筑结构模型计算时容易估计其地震中实际情况,能够有效的采用抗震措施和细部构造措施。规则建筑结构的质量中心和刚度中心较为接近,不易发生地震中的扭转破坏;而不规则建筑结构多数在地震中发生了较为严重的扭转破坏,造成了重大的人身财产损失。 

  3、建筑结构体系 

  历次震害分析表明,规则合理的建筑结构体系是抗震设计最有效的措施。规则合理的结构体系能够有效合理的传递地震作用,传力路径合理且不间断、计算软件模型的抗震分析与实际地震时的情况较为接近。相反,不规则的建筑结构体系在建模抗震分析时与实际地震情况相差甚远,应进行专门研究方可。因此,规则合理的建筑结构体系显得尤为重要。随着技术的不断发展,对于复杂不规则的建筑,采用空间计算模型计算地震力,更接近实际地震情况。震害研究分析表明,设置多道抗震防线的建筑,地震中的破坏程度明显低于一般建筑。震害严重的建筑多数因为某一或者某几个受力构件地震破坏而引发整栋建筑对重力荷载的承载力不足而全部倒塌。所以,应避免采用部分构件破坏而导致整个建筑结构丧失抗震能力或丧失重力荷载承载能力的结构体系。合理安全的结构体系是抗震设计最关键部分,合理的建筑结构体系具有良好的变形能力和消耗吸收地震能量的能力。 

  二、结构的地震作用计算与分析 

  建筑的抗震计算,作为抗震概念设计的补充,是抗震设计的重要部分。抗震计算主要包括地震作用计算和结构构件的抗震验算。建筑抗震计算,定量定性分析不同建筑物在不同场地情况、不同烈度地震作用下产生的地震力,分析建筑的各构件抵抗不用抗震等级的地震破坏能力,设计不同地震情况下的各种建筑物主要受力构件,主要包括构件的截面、配筋的抗震验算。因个体建筑物的结构特性不同,在不同地震等级作用下受力也不同,所以各种建筑结构体系的地震作用的计算方法也是不同的。1920年,由日本大森房吉提出的静力法,基于建筑物为绝对刚体的基本假定,得出结构所受的水平地震作用简化等于结构重力荷载G的K倍。因其没有考虑结构的动力特性,故存在很大的局限性,应用范围不是很广。1943年,美国人皮奥特提出了“弹性反应谱理论”,由于其简单明确的反映了地震特性以及结构的动力特性,因此被很快广泛的推广应用。然而,大量的震害结果分析,反应谱理论也存在着局限性,其未能反映地震持续时间对震害的影响。仅仅体现了振幅和频谱2个因素的作用。 

  随着现代科学技术的不断发展,能够将实际地震加速度时程记录输入计算模型进行分析,得到更贴近实际地震工况的结果,综合分析了地震强度、频谱特性、地震持续时间对建筑抗震的影响。逐渐被人们所认识接受,成为了抗震分析很重要的方法。 

  三、人防规划和设计要点 

  1、根据人口分布布局城市人防工程 

  随着我国经济的高速发展,城市面积不断扩大,城市人口急剧膨胀,人口超过千万的大中型城市在越来越多,而且城市人口的分布并不均匀,城市具有不同的功能分区,有商业区、工业区和居民区之分。居民区人口最多,工业区相对要少一些,但是也不绝对,由于城市人口流动较大,都过着早出晚归的生活,所以居民区在夜晚时人口最为集中,白天的时候工业区和商业区人口会明显增多。所以不同的时间段城市人口分布存在较大区别。这种人口流动的特点给城市人防工程的建设带来了很大挑战。由于面积大,再加上人口分布不均匀,流动性很大,要求城市人防工程在规划和设计时要充分考虑各种复杂情况,合理布局人防工程。规划的目标应该是使不同区域的人们能够在最短的时间内抵达防空洞。防空洞的的密度和大小都要根据附近人口分布情况合理配置,人口密度大的地方,在人防工程设计时就要相应扩大规模,或者增加数量,以确保战争时期能够为所有居民提供保护。 

  2、根据城市战略地位合理规划人防工程 

  我国城市虽然众多,但是真正具有战略意义的城市却有限,且多数都位于东南沿海,例如北京、上海、广州等就属于这样的城市。北京是我国的政治中心,同时是北方乃至全国的经济中心,上海和广州都是经济中心。在这些城市中集中了许多军事设施、工厂、交通等重要基础设施,在战争时期这些设施是敌人轰炸的重点目标,因此这种大中型城市所面临的战争威胁更大。所以,相应的这些城市的人防工程也承担着更为艰巨的任务。所以,在城市人防工程规划和设计上也应该提高工程施工标准,增强工程的坚固度,提高工程的密度。对于一个具体的城市来说,城市的不同区域所面临的威胁程度也是不一样的,例如战略设施比较集中的地方,所受的威胁会更大一些,而那些缺少战略目标的区域,所受的威胁也会相对较小。因此,在城市人防工程规划设计时应该充分考虑这种因素,根据所受威胁程度的情况来决定人防工程的大小和密度等。 

  3、人防建设与城市地下空间开发相协调 

  城市人防工程与城市地下空间开发是具有天然联系的,人防工程多为地下或半地下的建筑,而城市地下空间开发也需要建设大量的地下工程,例如停车场、隧道、地铁等等,其实这些工程与人防工程具有很大的关联性,只要稍加转变,就可以使二者合二为一,例如地下停车场的建设,我们完全可以在确保停车功能的同时使其兼顾人防功能[2]。所以,城市人防工程的规划和设计应该与地下空间开发相结合,这样一来既可以节省大量的建设成本,又可以使城市地下空间得到充分的利用。 

  结束语 

  综上所述,从目前的建筑施工现状调查数据分析,我国的建筑设计越来越重视人防结构和抗震结构的设计质量,尤其是在遭受到两次重大地震和如今国际局势的影响之下,用户对二者施工的质量要求也相对提高。笔者依据多年的建筑施工经验和理论知识认为,人防结构设计与抗震结构设计在某些方面存在共同点,同时也存在差异,设计人员可以取长补短,通过优势互补,提高建筑物的使用质量和使用年限,推动我国建筑行业又好又快发展起来。 

  参考文献 

  [1]宗雪梅.城市多层立交结构基于性能抗震设计方法研究[D].长安大学,2014. 

  [2]杨庆兵,杨全庆.关于现代建筑结构抗震设计的方法分析[J].科技致富向导,2014,02:67. 

  [3]罗凯.钢筋混凝土框架结构抗连续倒塌分析与设防标准初探[D].厦门大学,2014. 

  [4]杨迪珊.建筑结构设计总信息辅助确定与评价软件[D].厦门大学,2014. 

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