高层建筑人防工程结构设计研究
【摘要】人防工程关系到战时的人员、物资安全，所以要确保人防工程建设质量，这样才能避免产生严重的人员伤亡。施工单位要加强施工技术创新，重视工程质量控制工作;施工人员要掌握施工技术要点，从而有效提升施工质量。本文探讨了人防工程施工技术与质量控制，望为相关研究提供参考。
【关键词】人防工程;建设质量;施工
【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2022.01.041
引言：
为了在高层建筑人防工程建设中不断满足构造的标准和要求，应充分重视人防工程结构设计过程、构造措施，简述了提升高层建筑人防工程结构设计施工技术的重要性，分析了现阶段我国高层建筑人防工程平面布置中存在的问题，以提升我国高层建筑人防工程平面布置的可靠性、质量，并及时解决施工质量问题。
为了提升高层建筑的建设成效，充分发挥高层建筑的重要功能，须保障高层建筑人防工程的可靠性、施工质量。在工程的实际建设过程中，出现了较多高层建筑人防工程的施工问题。为了在新时代推进城市及其周边地区的健康发展，须重视高层建筑人防工程的施工质量。建设单位在高层建筑人防工程的施工过程中，应重点监控人防工程结构设计的施工质量，全面提升高层建筑人防工程建设工程的社会效益、经济效益。
1、当前高层建筑人防工程结构设计施工的重要性
高层建筑中的人防工程包括其他建筑构件中包含的重要防护功能。与普通地下室建筑相比，人防工程的施工可靠性更为明显。与地下室不同，人防工程高层建筑的建筑材料具有高强度，可以提高人防工程建筑的强度和可靠性，人防工程技术设计应充分考虑地下室塑性结构设计的动力响应和工作状态。人防工程和高层建筑技术建筑为不断满足结构标准和要求，现阶段需要更加关注人防工程的结构设计流程和结构措施，工人应该采取更适当的措施，在设计和施工过程中进行投入。为了促进中国的城市化进程，高层人防工程的施工质量更为重要。人防工程是高层建筑的重要组成部分，是不断提高城市化水平和住房安全的重要组成部分。这关系到居民生活的质量和可靠性，是城市整体面貌的重要体现。为了保证城市的安全发展，有必要加强人防工程高层建筑中平面的布局，以达到更好的防护效果。
2、人防地下室结构设计中存在的问题
2.1 结构选型科学性不足
人防地下室结构的实际选择应基于保护需要，包括意外和日常条件的需要。有关人员还应充分考虑周围环境的地质条件和水文条件，说明上部建筑结构的状况，综合各种因素考虑人防地下室结构的选择。从实际工作中可以看出，由于诸多因素的影响，实际人防地下室的结构选型难以跟上实际需求，造成严重浪费地现象。设计的主要结构部件相对复杂，导致主要项目无法满足意外情况和正常情况下的需求。
2.2 漏荷载和取值较小
在检查荷载条件时，例如漏底板上方水池的自发荷载情况、设备室火灾荷载和隔墙本身荷载，很容易出现问题，例如荷载取值较低。抗浮标准完成后，覆盖表面的顶板应加厚，此时，覆土内应增加轻质材料设计数量，如硬质泡沫、混凝土砌块等，不可统一用土开展覆盖处理。基于外墙设计角度分析，工作人员还需要对上部建筑所产生的影响进行考虑，解释在核武器影响下外墙承受的静荷载取值，并根据不同情况做出最经济的选择。对于入口和出口处的人防通道底板和顶板荷载，可以明确实际结构构件等效荷载的标准值。同时，员工必须在不同条件情況的取值提高关注度，如果这不符合查找表格的要求，专业人员必须提供更详细的证据，以确保根据板跨数据明确取值的差异性选择。等效底板的静载荷取值还需要考虑地质条件，并解释桩应力的类型。除此之外，在使用PKPM依照按倒楼盖法计算，实际底板水反力在应对突发情况时和平时状态之间的输入值应展示出差异性，PM之中输入的水反力是恒载状态下的标准值，在取值过程中，如果与人防荷载建立组合关系，软件会将对应系数自动显示出来，因此需要对相关系数进行综合考虑，避免出现浪费情况。
3、高层建筑人防工程结构设计
3.1 柱网布置
3.1.1 主要存在的问题
地下人防柱网设置不合理，造成地下人防停车效率不高。
3.1.2 解决方案推荐
根据规范要求，小型车垂直停车位最小尺寸：短边靠墙时≮2.4m ×5.3m;背对式停车时≮2.4m×5.1m;最小通车道尺寸5.5m。以每停车单元6辆车计算，一般的设计柱距可为大柱网：横向7.8m×纵向（7.9+7.8）m，柱子截面按550mm×550mm计算。也可采用大小柱网相结合的布置方式：横向7.8m×纵向（6.1+4.8）m，柱子截面可按400mm×600mm计算。每停车单元为4辆车时。可采用小柱网的布置方式：横向5.4m×纵向（6.1+4.8）m，柱子截面为400mm×400mm。以上柱网布置为目前市面上最常见的三种形式。如何选择，需要设计师根据实际情况做出判断。
3.2 层高控制
要设计出合理的层高，必须充分理解层高的构成因素。普通地下室结构层高=2200mm（a车库净高）+400mm～1000mm（b结构梁高）+550mm～600mm（c设备管道安装高度）+100mm～200mm（d 建筑填充面层）。其中 a.为规范要求的车库最小净高，是指建筑完成面到顶棚最低障碍物底面的垂直距离，是有人员活动的主要空间高度。b.为结构梁的高度，采用不同的结构形式会很大程度的影响层高。c.为设备管道安装高度，一般情况下，地下室主风道净高按400mm设计，加上150mm的喷淋头安装高度（规范要求宽度大于1.2m的风管下应设喷淋），预留50mm的安装误差余量。d.为建筑填充面层，是否设排水沟影响建筑面层的厚度。综合以上数据可以得出地下人防结构层高为 3250mm～4000mm。合理的层高设计应该在满足功能要求的前提下做到最经济。
3.3 防化排风系统的设计
在战时卫生间和防毒通道应统一设置人防排风装置，由系统不能兼具平时的通风功能，甚至还会发生通风管设置的冲突问题，原因在于地下人防的层高不得当，一定程度上会影响战前风管施工的顺畅性或卫生间内的高度。以上是防化排风系统设计的常见问题，对人防工程具有一定影响，也会降低战时的人防防御功能，在设计过程中，应引起工程设计人员的充分重视。
工程技术人员应按要求定期检查地下防毒通道内部的实际换气次数，巡查人防工程的冷冻机和各种通风排烟设施。避免设施过多占用机房面积，确保人防工程在战时具有有效的疏散功能。控制防化通风系统的换气次数一小时内不少于40次，其余类型的地下室换气次数一小时50次。若防毒通道的面积过大，可适当提升通风量，以达到规范要求的换气水平，保证防化排风系统的通风效果。
3.4 精确计算空气指标
人防工程的设计工作需要设计人员和施工人员具备较高水平的专业素质，拥有专业的实务技能，并具备良好的计算能力。在人防工程的设计过程中，工程设计人员应具有通过计算完成工程设计数据的确认和对比能力，对空气的温度和湿度进行精准计算，根据数据分析结果优化防化通风设施的设计方案，提升设计设计的科学性和有效性。
3.5 人防工程防护设备质量检测
人防工程中防护设备的质量检测工作是人防工程工作中重要的步骤，首先要对防护设备生产的原材料按相关标准规范进行检测，原材料的质量是防护设备性能的基本保障，其次通过仪器设备对人防防护设备的外形尺寸、配合尺寸等进行检测。除此之外，人防工程防护设备还需对其使用性能进行检测，当前可以利用的检测仪器设备种类很多例如千分尺、游标卡尺、钢直尺、钢卷尺、塞尺、水平尺、平面度检测仪、垂直度检测仪、同轴度检测装置、磁力线坠、激光测距仪、超声波探伤仪、磁粉探伤仪、涂层测厚仪、推拉力计、漆膜划格器、密闭性能检测装置等。
4、地下汽车库结合人防工程设计
在建筑设计中，一般有地下室的工程都会涉及人防工程。根据各地方的规定，基础埋深大于3m的工程都要修建人防，即使基础埋深小于3m，也要按照地上建筑面积的百分比配建一定面积的人防。一般的民用建筑设计单位对于人防工程设计会遇到很多困难，建筑师往往感觉无从下手或者无法验证设计是否正确。建筑师感觉人防设计难以驾驭的原因主要包括人防的涉密性规定、地方性规定及平战结合设计。人防设计的顺序性一般是平时功能优于战时功能，在平时功能已经设计好的图纸上再进行战时功能设计。人防主体是人防的围护结构，就像一个坚固密闭的容器，战争时人们躲避进去，避免受到伤害，战后能够迅速恢复生产生活。人防主體包括底板、顶板、外墙（外围护墙）、临空墙等部位。人防内部划分防护单元，每个防护单元的内部循环系统都是独立运行的（送排风系统、上下水系统、供电系统）。有的地方规定人防上部建筑10层及以上或者上部也为人防主体时可不划分防护单元，考虑到足够的楼板遮挡能够抵抗炸弹破坏。
人防出入口是人防设计的重点，每个防护单元必须不低于2个出入口：一个是室外主要出入口，满足战前、战时、战后使用;另一个是次要出入口，满足战前使用即可。它的位置具有特殊性，要求独立设置排风系统。战时的排风系统主要出入口设计需要考虑防倒塌篷架，优先采用与主体脱离的独立式出入口，用地紧张时可采用附壁式出入口，但出入口投影范围内上方不得有构筑物。出入口是防护的薄弱环节。
通风设计要能保障掩蔽人员在战时正常呼吸。主要出口在战时人员进入人防前应该消灭细菌等有害物质，所以主要出口处应该设置战时洗消、防毒通道等。排风机房应该在主要出口处，向外排风。进风机房在次要出口处，次要出口战前使用，把战时，进风机房应设置在此处。水电设计满足掩蔽人员在战时的基本生活需求。人防主要出口确定后，与排风有关的房间设置与主要出口临近，同时卫生间，水箱间也设置在该区域，方便使用。滤毒室的作用是人防进风滤毒用的，在其临近区域设置防化值班室监控滤毒罐。
以上是人防设计的要点，对地上的影响主要是划分防护单元，确定人防的主、次要出口。对地下人防的影响就是2个出入口和战时进、排风机房，战时水箱，旱厕等的设计。这些都确定后，人防设计的基本框架就完成了。
5、提高高层建筑人防工程结构设计技术水平的策略
5.1 强化人防工程结构构件的质量控制
施工团队应加强人防工程结构构件的质量控制、材料标准，在人防工程结构设计过程中应严格把控各工程结构构件 的质量，充分落实人防工程结构构件的建造水准，提升高层建筑工程的质量。施工团队在建设人防工程的过程中，应制 定严格的施工标准和规范，按照设计要求充分落实人防工程各结构构件的质量，优化工程的精准程度。
5.2 布置科学合理的平面结构构件
在高层建筑工程的地下人防工程结构施工中，工作人员须充分展现建筑平面的人防信息用结构方式，以满足地下人防工程中平面结构布置的布置要求。为了实现更优质的防护效果，高层建筑人防工程结构设计的相关工作人员应当做好 区域划分工作，合理、科学、客观地规划人防区域与非人防区域。
在实践过程中，高层建筑人防工程的建设需要较大的荷载力，人防结构需要承受核弹爆炸等产生的冲击力。进行构造设计的过程中，应科学布置平面结构构件，严格根据具体的防御系数，落实构件的标准、规定，包括工程结构设计的材料、构件的质量、构件的最小要求等，以充分发挥人防工程结构设计的功能，使用严格的设计和施工规范，提升人防工程自身的功能。高层建筑人防工程建设中，施工技术管理需要建立完善的工程平面布置方案，解决实际施工中存在的质量问题。在高层建筑的施工过程中，须充分落实前期的施工设计方案，保证高层建筑人防工程的施工质量。
5.3 重视构件设计和施工的质量要求和防护措施
为了满足构件设计和施工的质量要求，相关工作人员须做好浇筑前技术准备工作，如清理工作、材料检查、模板拼接、机械设备等。工作人员应在混凝土施工前做好清理工作，避免木板上出现过多的杂土、灰尘，且应做好模板拼接缝隙的检查、修正工作，采取相应的技术措施，保证模板支撑和加固的效果。除此之外，钢筋模板表层质量的检查工作较为重要，若施工的机械设备、施工工具的性能出现问题，无法维持正常的使用状态，将导致施工出现质量问题、安全事故，影响工程施工的效率。
高层建筑人防施工过程中，钢筋工程施工较为重要，工程施工内容、工序环节较为复杂，涉及的内容较多，工作人员须从材料、人员、技术水准等方面，做好质量控制、现场管理。钢筋工作是人防工程的重要施工环节，需要选择合理的材料堆放场地，避免材料乱堆乱放，维持施工现场管理的条理性，并根据材料的特性进行分类摆放。
工作人员须重视施工的质量要求、防护措施，落实保护层的混凝土建造规格制度，并严格把控施工设计的实际情况、需求。施工团队须在人防工程建造构件过程中，充分落实防护措施。人防工程结构构件构建中，配筋工作、防护措施是工程结构设计中的重要环节，关系到人防工程的防护功能、建设质量。
结束语：
综上所述，在当今城市现代化发展的进程中，必须重点关注高层建筑的人防工程建设。为了在高层建筑人防工程建设中，不断满足构造的标准和要求，现阶段须更重视人防工程结构设计的过程、构造措施，综合考虑人防工程钢筋结构特点，选择科学合理的连接方式，并根据具体的防御系数，落实构件的标准和规定，充分发挥人防工程结构设计的功能，使用严格的设计和施工規范，提升人防工程自身的功能。
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作者简介：
郜静，男，1983年02月18日出生，山东省菏泽市，本科，工程师，质量监督。
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