高层建筑人防工程结构设计

高层建筑人防工程结构设计

董轩知

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摘 要：在现代城市化进程中，高层建筑的崛起不可避免地成为城市发展的重要标志。这些巍峨耸立的建筑物不仅为城市增添了独特的风景线，更体现了人类工程技术的壮丽成就。然而，高层建筑的设计与建造并非易事，特别是在人防工程结构方面。基于此，本文简单讨论高层建筑人防工程结构设计优势和问题，深入探讨设计要点，以供参考。

关键词：高层建筑；人防工程；结构设计

作为高层建筑的核心设计部分，人防工程结构的重要性不可忽视。其主要任务是保障建筑物内部的人员生命安全，抵御各类灾害和外部威胁。针对建筑物遭受地震、台风、火灾等自然灾害，以及恐怖袭击等安全事件的风险，人防工程结构的设计需要考虑各种力学、热学、材料学和施工工艺方面的因素。

一、高层建筑人防工程结构设计优势

高层建筑的人防工程结构设计有以下几点优势：第一，安全性高。高层建筑通常面临更多的自然灾害和紧急情况，人防工程结构设计能够提供更大的安全性保障。例如，在设计过程中考虑到火灾、地震等可能的风险，采用防火材料、强化结构等手段，以确保建筑物在不同灾害条件下的安全性。第二，抗震性强。高层建筑容易受到地震的影响，人防工程结构设计通常考虑地震力的作用。通过采用适当的结构形式，如剪力墙、框架结构等，以及使用专用的抗震材料和连接技术，可以有效提高建筑的抗震性能，减少地震对建筑物的破坏。第三，效率和经济性。高层建筑人防工程结构设计还注重提高施工效率和经济性。通过合理的结构设计和建筑材料的选择，可以降低建筑物的自重、减少施工时间和成本，并提高建筑物的使用寿命。第四，空间利用率高。高层建筑的土地成本普遍较高，人防工程结构设计能够提供更好的空间利用率。通过采用合理的结构系统和灵活的空间布局，可以最大限度地利用每一寸空间，并实现功能区域的合理分配。总的来说，高层建筑人防工程结构设计的优势在于提供更高的安全性、抗震性和经济效益，并充分利用有限的空间资源。

二、高层建筑人防工程结构设计存在的问题

2.1 施工周期长

首先，高层建筑人防工程结构设计本身较为复杂，设计与施工的过程需要充分考虑各种力学应力和荷载。例如，抗震设计方面需要进行详细的地震力分析和结构响应计算。这要求设计人员对建筑物结构的安全性和稳定性进行全面评估，从而增加了设计工作的时间。其次，高层建筑的施工涉及大量的专业技术和设备，例如高空施工机械、塔吊、脚手架等。这种技术和设备的运用需要专业技术人员进行操作，并且需要更加精细调整和控制。因此，施工周期相对较长。高层建筑施工过程中，为了保证工程质量和安全，需要严格遵守相关的法规和标准。例如，施工前需要进行详细的方案评审和设计审查，施工过程中需要进行多次的监理和验收，并进行必要的质量检测和记录。这些程序和要求都会增加施工周期的延长。

2.2 空间利用率受限

首先，人防工程的设计需要预留一定的空间来设置避难间、紧急通道、消防设备等。这些设施在发生紧急情况时起到重要的安全保障作用，但同时也会占用建筑内部的宝贵空间，限制了建筑功能区域和使用灵活性。尤其是在高层建筑中，每一寸空间都显得尤为宝贵，因此，在设计过程中需要权衡空间利用和安全性的关系，寻找最佳的平衡点。其次，高层建筑的人防工程结构设计需要考虑人员疏散的需求。根据火灾和其他紧急情况的规定，建筑物必须设有足够数量和合理布局的疏散通道和出口。然而，这些疏散通道需要占用空间，并且有一定的宽度和高度要求，以确保人员安全疏散。这导致了在高层建筑中，必须设置专门的疏散楼梯和通道，从而限制了建筑内部空间的合理利用。此外，人防工程还需要考虑到建筑物的安全间隔要求。根据相关规定，高层建筑应保持与周围建筑物的安全间距，以防止火灾或其他突发事件蔓延。这意味着在高密度城市中，高层建筑的空间利用率可能受到限制，无法发挥最大的潜力。另外，高层建筑的人防工程结构设计还需要考虑到其他适用规范的要求，例如建筑法规、防火规范等。这些规范可能规定了建筑物的布局、距离、遮挡等要求，进一步影响了空间的利用效率。

三、高层建筑人防工程结构设计要点

3.1 项目概况

某项目主体结构是由21层塔楼及3层裙房组成。建筑总高度109.15m。总建筑面积9.822万m2，其中地下室面积8万m2，本工程设计标高+0.000相当于绝对标高5.1m，目前现场自然地坪标高约为设计标高-2.5m。

3.2 抗震设计

高层建筑人防工程结构设计抗震的要点：第一，设定合理的设计参数。根据地震区域地震烈度和设计使用年限等因素，确定合理的地震设计参数。这些参数包括地震力、地震加速度、地震频谱等；第二，选择适当的结构形式。在抗震设计中，应根据高层建筑的特点选择合适的结构形式。常见的结构形式包括钢筋混凝土框架结构、剪力墙结构、框剪结构等。对于高层建筑，通常采用钢筋混凝土框架结构或者钢结构，以提供足够的刚度和稳定性；第三，增设抗震构造措施。为了增加建筑物的抗震能力，可以采取一些抗震构造措施，如设置剪力墙、增设钢筋混凝土核心筒、增强柱－梁节点等。这些措施可以有效地提高建筑物的整体承载能力和抗震性能；

3.3 防火设计

高层建筑人防工程结构设计防火的要点：第一，合理选择建筑材料。在高层建筑的防火设计中，应优先选择具有良好的防火性能的建筑材料。例如，可以使用防火等级较高的石材、耐火砖、阻燃涂料等材料，以提高建筑物的整体防火性能；第二，合理布局防火分区。高层建筑应根据建筑面积和高度等因素，合理划分防火分区。每个防火分区应具备防火墙和防火门等措施，以阻止火势蔓延和确保人员疏散的安全；第三，设置合适的防火隔离通道。

3.4 疏散设计

案例高层建筑的疏散设计是非常关键的，高层建筑人防工程结构设计疏散要点：第一，合理划分疏散楼层和区域。根据高层建筑的面积、人员密度和使用功能等因素，合理划分疏散楼层和区域。每个楼层和区域应具备疏散通道和出口，确保人员能够快速并安全地离开；第二，设置足够数量和宽度的疏散通道。高层建筑的疏散通道应设立足够数量和宽度，以容纳预定人员的疏散需求。通常采用楼梯间作为主要疏散通道，并设置符合规范要求的安全门，确保通道畅通；第三，采用合适的疏散设施和设备。

3.5 安全间隔设计

案例高层建筑的安全间隔设计是确保建筑物之间的安全性和空间利用效率之间的平衡的重要考虑因素。以下是高层建筑人防工程结构设计安全间隔的要点：第一，考虑消防通道和救援通道。高层建筑的安全间隔设计中，需要考虑到消防通道和救援通道的需求。安全间隔应确保消防车辆和救援人员可以顺利进入并操作，确保紧急情况下的救援和灭火工作的有效展开；第二，防止火灾蔓延。安全间隔的设计还应防止火灾在建筑物之间蔓延[3]。对于高层建筑之间的安全间隔，建筑物外墙、窗户和门等开口部位应采用相应的防火措施，如耐火隔墙、防火窗等，以减少火势的蔓延速度；第三，考虑地震力的传递。在安全间隔的设计中，还需考虑地震力的传递。通过合理设置建筑物之间的距离和缝隙，使得在地震发生时，建筑物之间的相互干扰和相互作用减小，从而降低地震对相邻建筑物产生的影响。

四、结束语

高层建筑人防工程结构设计是确保建筑物安全稳固的重要一环。通过合理的结构设计、科学的材料选择以及精确的施工工艺，可以有效地提高高层建筑的抗震、防风、防火等能力，保障建筑内部人员的生命安全。

参考文献：

[1] 孙丽蕊,李宗三,李来玉.控制性详细规划阶段人员掩蔽工程需求研究[J].建筑与文化,2023(09):94-96.

[2] 罗来望,王波.人防工程应急疏散能力评价指标约简[J].防护工程,2023,45(04):74-78.

[3] 谈震.浅议人防地下室给水排水设计要点[J].中国住宅设施,2023(07):178-180.