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摘 要： 摘要：近年來，我國的高層建筑越來越多，為了保證高層居民以及建筑工人的人身安全，建筑設計人員開始根據建筑物的地形設計人防工程結構。本文針對高層建筑人防工程結構設計中存在的問題展開分析，以期為相關研究提供借鑒。 關鍵詞：高層建筑;人防工程;結構設計;設計策
摘要：近年來，我國的高層建筑越來越多，為了保證高層居民以及建筑工人的人身安全，建筑設計人員開始根據建筑物的地形設計人防工程結構。本文針對高層建筑人防工程結構設計中存在的問題展開分析，以期為相關研究提供借鑒。
關鍵詞：高層建筑;人防工程;結構設計;設計策略
為了避免自然災害對高層建筑的居民造成影響，建筑設計人員應結合高層建筑的具體情況做好人民防空工程的建設工作。人民防空工程的建設目的主要是保證居民的生存安全，避免突發災害到來時造成集中性的人身傷亡。人防工程中不僅要重視工程建設質量，還需為居民準備醫療救護裝備以及物資供給。
1 高層建筑人防工程概述
目前，高層建筑的人防工程主要分為附建式、單建式、地道式以及坑道式等，人防工程的種類需要依據建筑物的地形進行選擇。其中，地道式工程(見圖 1)主要集中在平地地區，該類工程通常屬于暗挖工程;坑道式的工程主要集中在 山地和丘陵地區，大部分是施工地面高于最低出口的暗挖工程，與地道式工程的實施原則正好相反;附建式工程是人們常說的防空地下室，主要用于阻擋外來的攻擊，應用較為廣泛，通常上部為堅固的地面性建筑物，但是在修建前一定要根據國家的相關規定開展建筑修建工作;單建式人防工程主要修建在地下土層中間，工程建設內容復雜，并且需要較大的作業場地，可能會影響附近的地面建筑和地下管道 [1]。
2 高層建筑人防工程結構設計中存在的問題
2.1 抗震結構設計問題
目前，為了減少突發性事件對高層建筑居民生活的影響，我國開始根據高層建筑的具體情況，制定人防工程結構設計的相關規定。但是在人防工程建設的過程中，因為計劃方案過于復雜，人口眾多，導致在設計方案的過程中出現了一些問題 [2]。
人防工程主要是為了抵抗地震帶來的威脅，避免因為戰爭等不可抗力因素對居民造成傷害，由此可知人防工程需要抵抗強大的外力，因此應該謹慎選擇建筑材料。我國地震頻發，不同地區的地震強度不同，由于高層建筑的數據測量較為頻繁，工程設計人員通常會根據個人的設計經驗制定方案，從而會出現很多誤差，高層鋼結構建筑設計圖如圖 2 所示。
2.2 抗風結構設計問題
由于在較高的區域經常會遇到強度較大的狂風，因此高層建筑物很容易受到大風的影響。工程設計人員在制定方案時，也需要從該角度出發進行抗風結構方面的設計(見圖 3)，但是由于高層建筑自身存在的問題，導致工程建設的進行受到了阻礙。
第一，抗風結構設計易受風力影響。高層建筑的風力強度也隨著天氣的變化不斷變化，如果風力過大，人防工程的內部結構會與建筑物之間產生摩擦和震動現象。抗風結構設計易受建筑風力影響，嚴重時會威脅人身安全，出現墻體裂縫、建筑塌陷等現象。第二，一些工程設計人員對于高層建筑結構特點不夠了解，導致制定的方案不夠合理 [3]。不同的建筑結構需要選擇不同的重力點，如果建筑重力點判斷錯誤，很有可能造成重力方向與地面作用產生偏差。
2.3 消防結構設計問題
為了避免突發性的火災給居民帶來困擾，每一棟居民樓都需要安裝消防設施(見圖 4)，建筑設計人員在制定結構方案時，應當提前了解高層建筑物消防通道的所在位置，但是由于高層建筑物的內部結構過于復雜，在進行工程建設時也產生了大量的問題。
第一，高層建筑內部結構過于復雜。因為高層建筑較普通建筑來說，內部的建筑結構過于繁瑣，并且不同建筑物需要的建筑材料有所不同，設計方案的內容也較為復雜。其中，高層建筑內部包括消防設施、逃生樓梯、電梯設備、戰士出口等建筑結構，并且人員居住場所較為緊湊。為了盡可能減少建筑面積浪費情況，保證高層建筑居民的正常生活，建筑設計人員應當提前了解建筑內部的相關信息，制定出切實可行的方案。第二，因為高層建筑自身具有風力大、空氣流動性強的特點，因此在高層建筑產生火災時，短時間內就會迅速蔓延，并且涉及面較廣，會對社會安全造成不良影響。第三，我國大部分地區都以高層建筑為主，并且所有高層建筑的內部結構大多數都是垂直的形態。一旦出現火災，這種建筑形態不僅不利于開展消防工作，還不利于疏散居民 [4]。
3 高層建筑的人防工程結構設計策略探究
高層建筑人防工程具有較大的特殊性，設計人員務必要保證工程結構的經濟實用效果，不僅要充分突出其應有的預防價值，還要保證工程結構的使用壽命與防護性能。在強化人防工程綜合效能的基礎之上，一一落實必要性的設計需求。一方面，設計人員應當從人防工程建筑的抗震結構上、抗風結構上、消防結構上進行合理的優化與完善，強化其內部荷載能力。另一方面，設計人員要杜絕逃生通道成為逃生死角情況的發生，盡可能為人們與留出充足的疏散、逃離空間，人防工程組成如圖 4 所示。
3.1 優化抗震結構設計
人防工程建設是為了保障高層建筑居民的人身安全，其中工程的抗震性是否達到一定的水平，標志著地震到來時人防工程是否能夠抵御外來的威脅。因此建筑設計人員在方案設計中應當注重提升工程抗震結構設計的質量，減少突發自然災害對居民的影響。
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首先，嚴格按照實際情況選擇建筑材料。為保證內部建筑材料的質量，工作人員應當做好調查工作，提前了解建筑內部的具體情況，根據不同場所進行合理安裝，根據高層建筑的具體情況設計承載力的分布體系。為了使工程建設的內部結構更加穩定，不斷提高人防工程的穩定性，設計人員應當根據高層建筑垂直形態的特點選擇建筑構件。
其次，制定合理的設計方案。如果地震的強度過大很有可能產生地基沉降現象，進而會破壞人防工程的內部結構。因此，建筑設計人員在確定設計方案時，應充分考慮地基的建設情況，并根據高層建筑的內部結構調整方案 [5]。
最后，保證上部結構與樁箱的高度持平。建筑設計人員應當詳細了解樁箱安裝的深度，及時根據樁箱上部的物體結構進行調整，盡量保證上部結構與樁箱的高度持平 [6]。這種結構設計能夠增加建筑之間的承重力，從而間接提高人防工程的抗震能力。
3.2 優化抗風結構
首先，提高工程建筑結構的穩固性。為了保證工程建設不出現問題，工作人員應當選擇級配比較高的砂石，并提前利用砂石進行回填，根據緊密程度進行選擇，盡可能保證建筑內部不出現傾覆的可能 [7]。其次，合理選擇非承重構件。非承重構件的合理選擇不僅能夠提高人防工程的建筑質量，還可以減少風力對建筑物造成的損傷。在工程建設過程中，為保證工程建設順利進行，設計人員應當合理選擇非承重構件。在人防工程中，耗能減震系統起到了重要作用，該系統主要由剪刀墻、樓板、耗能支撐等建筑構件組成。為了保證減震系統能夠充分發揮作用，設計人員應當合理設計減震系統的內部結構，不斷增強耗能減震的效果 [8]。最后，減少因天氣情況對高層建筑造成的影響。風力過大可能會導致建筑出現裂縫，嚴重時會威脅居民的人身安全。因此工作人員應當根據當地的具體情況，在高層建筑的基礎上，針對風力較大的區域對建筑進行加固，在保證工程建筑穩固性的基礎上加強建筑內部的荷載內力 [9]。
3.3 優化消防結構設計
首先，合理設計防火間距。為了減少人員傷亡，在制定人防工程計劃時，應當充分考慮居民的人身安全，及時根據建筑物的內部情況進行調整，合理設計防火間距。因為測量防火間距存在一定的危險性，因此工作人員應當合理選擇測量方式，在保證工作人員人身安全的基礎上開展相關工作，詳細計算每棟建筑物之間的距離以及每棟建筑物中可燃物件邊緣之間的距離 [10]。
其次，要優化內部分割結構。為避免火勢蔓延，工作人員應當重視內部分割結構設計，這樣不僅能夠為居民爭取更多的逃生時間，還可以避免煙霧快速擴散。
最后，合理設置疏散通道。大部分高層建筑的疏散路線為垂直型，并且在發生火災時所有電梯都會停用，整個建筑物斷電會導致逃生路口成為死角。因此，設計人員應當將疏散通道設置在樓梯間，這樣不僅能夠減少火勢蔓延，還可以讓居民有序撤離，減少人員傷亡，疏散通道如圖 5 所示。
4 結語
近年來，自然災害逐漸增多，國家更加重視建設高層建筑人防工程。為保證工程的質量，設計人員應當根據當地建筑物的具體情況開展相關工作，在結構設計中不僅要考慮高層建筑存在的問題，還需要控制施工的成本。——論文作者：吳榮先
