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摘要：在现今我国科学技术的发展以及在不断加快的城市化进程当中，我国人民群众对于精神上的需求以及物质的需求也越来越高，故此越来愈多的高层建筑也慢慢耸立于城市当中。对于当今高层建筑的发展，其也存在着或多或少的安全方面的问题，因此先进的我国公民也开始越来越关注高层建筑的安全防护措施等问题。高层建筑的人防工程与我国广大公民的财产安全以及生命安全有着紧密的关系，故此本文通过对高层建筑的人防工程结构设计问题进行探究，以及对其提出较为实际可行的方法进行设计，提供于相关人士进行参考。
关键词：结构设计；高层建筑；人防工程；方法
对于高层建筑的人防工程结构所涉及的技术要求较高，且会被较多因素影响。在实际的设计环节当中，需要坚守较多方面，以及需要积极的进行摸索探讨，通过结合实际能够将结构的设计要点进行合理的把控。与此同时要积极落实我国的号召与相应的理念，只有这样才能够最大程度使高层建筑的人民防空工程结构的安全性以及稳定性得以有效的提升。
一、人防工程
（一）人防工程的类型以及概念
人民防空工程的简称为人防，其工程建设始于战争时期，能够为当时我国人民提供一个防护避难的场所，人民将生活中需要的物资在此进行储藏，并且还能够进行躲藏以及医疗救护等等。在近几年的发展当中，人民防空工程主要以附建式、单建式、坑道式以及地道式的存在。在我国当下时代，建筑施工建设当中广泛应用以附建式。对于附建式的人民防空工程在建设的过程当中操作相对较为简单，并且对建筑的面积需求较低，实际的投资也比较少。在战争年代中，其防空能力比较强，可以为人民提供较好的避难场所。在现代，在防空工程的建设当中附建式的人民防空工程的建设属于必不可少的主题，并且其较为受同业人士的青睐，因此被较为广泛的应用在防空工程的建设当中。但是需要注意的是，这种建设方式所产生的经济效益在一般情况之下，大部分的附属结构都是建立在高层建筑物之下，相对于其他的结构来言，其属于一个较为整体的建筑结构，能够极大程度的减少工程的造价成本。在当下，多数的高层建筑在施工前期都会建造地下室。在人民防空工程竣工之后，可以将其进行各种物品的存放，将其作为储藏室。另外，其还能够作为临时车库来使用。在战争年代，其成为人民的避难所。不但具备较高的使用价值，更是具备极为显著的经济效益。
（二）人民防空工程的设计原理
在对人防工程的结构进行设计时，务必要着重于防护能力方面，要保证其能抵抗在核弹爆炸之后所产生的冲击力。故此在设计环节当中，应当将动荷载进行简化计算，这样能够使人防工程结构的动力计算跟静力计算进行统一，其设计方法称为等效静载法。
二、分析实际工程案例
笔者通过对某一高层建筑住宅楼进行详细分析。此住宅楼的建筑层数都是二十六层高，另外地上有着两层是扩大的裙楼，该住宅楼地下设计了两层的地下室，在平常的生活当中，该地下被作为设备的储存室以及地下停车库来使用；如果在战争年代，其可以作为掩护人民或者储存物资来使用，从而能够保障人民群众的生命安全。相对该项目来言，其防护的等级达到了核六级。在该住宅主楼的周围也在进行扩建工作，以此作为停车场，并且将主楼于地下室进行连接，使其成为一个整体。能够切实的保证该建筑的主体结构具备安全性，要通过了解其实用的功能性，相关设计工作人员在对其设计扩建以及裙楼中，需要结合框架的结构，通过独立基础的方式。并且在建筑物顶要设计出50cm左右的覆土以此来实现主要设备室外部的绿化需要以及管道的敷设工作。
三、人防工程结构设计的研究成果
（一）人防结构设计与位置之间的关系
在设计当中，人防工程在地下，其主要是可以节约极大的生产成本。相对于在地下二层的设计方案相比较，将人防区设置于地下一层，这样就需要增多一层人防外墙。另外由于人防的载荷比较大，在加之在地下室顶板进行覆土的作用，就使得地下室顶板的荷重过大，这就需要将地下室顶板的梁截面及板厚进行增加，从而来达到规范要求。故此，人防建设在地下一层会比在地下二层的成本相对要高一些。
另外其当作人民庇护所使用时，应当尽量避免将地下室汽车的出入口坡道作为人防的主要出入口，并且坡道板的荷重较大，也要避免造成资源与成本的浪费。同时，在人防工程地下室选址中，在保证该建筑物整体具备安全性的前提中，能够最大程度的将造价成本进行合理的控制，并且要高度关注以及重视人防工程的设计环节。
（二）构造设计
由于人防工程需要具备极强的荷载承载能力，该工程最大的价值就是能够在战争中承受大爆炸所引发的动荷载。因此该建筑的结构以及施工材料、抗渗防水材料的质量要求要超于普通的建筑，从而可以有效的提升高层建筑结构的载重能力，能够有效的避免建筑物的倒塌与崩溃的现象出现。在设计地下人防工程的板墙结构过程中，要合理设置钢筋，从而能够有效提升建筑结构的承载能力。
四、建筑结构材料选择对高层建筑结构设计影响
随着建筑行业的不断进步，在人防工程中的设计与结构材料选择等方面均呈现不断优化的趋势。传统的结构型式在现代化建设中已经无法满足建筑需求，新的结构材料推动了传统结构型式的变革。在高层建筑结构设计中，应用新的结构型式无疑会为人防工程带来一定的影响。传统模式中一般选择钢材作为主要建筑材料，钢材具有自重较轻、强度较高的特性，无论是在国内还是国外，钢结构体系均呈现较高的应用频率。但是结合我国当前现状来看，大部分高层建筑所采用的材料均为钢筋砼结构体系，并且所用钢筋砼特性不足，其中混凝土以及钢材所呈现的强度等级并不高。在一般情况下，建筑物自重均在12-17kn/m2.根据统计可以得知，我国部分高层建筑中，自重＜12kn/m2占据总比的22%，≥14kn/m2的占据总比46%。结合实际情况来讲，如果材料自重过大，就会为施工、材料运输等带来不便，且在结构抗震性能等方面不能最大为建筑工程通过保障。自重较大的材料在一定程度上还会提高建筑工程成本，并不利于工程经济性的增长。结合实际情况来看，如果结构选择自重较大的材料，对于结构设计工作具有一定的难度。所以，在想要提升高层建筑结构的设计感，促进安全性、经济性等积极条件提升，首要的工作就是在选择材料中结合工程建设、材料供应、结构设计等情况选择自重较轻的材料，既满足人防工程建设需求，还能促进工程建设稳定性提升。
五、高层建筑人民防空工程结构的设计办法
在高层建筑的人防工程建设中，要使其平面结构具备较强的准确性以及科学性定位。具体结构设计期间，要确保建筑结构呈现几何形状中心、整体刚度重心以及结构中心三点汇于同一点上，才能满足结构设计要求。但是结合实际情况来看，部分工程并没有将三点全部汇于同一点中，这就发生了整体结构扭转的问题。而一旦出现扭转，则会影响水平载荷，造成建筑安全性与稳定性的降低，对建筑主体存在巨大隐患。在我国先进的高层建筑工程建设中，并不具备较完善的人防工程的制度，在实际的设计环节当中，相关人员仅仅只是通过自身的专业知识以及以往的实践经验来对人防工程进行合理的结构设计。设计人防工程首先要对其合理经济性以及耐久性进行考量，其次要考虑设计过程中的扭转问题。要保证所设计的人防工程的结构要结合战争时期对于大爆炸所产生的荷载进行考量，保证其结构的安全性以及稳定性。同时，要使楼层水平作用力平均分布，避免因为扭转问题而引发振动，采用方形、矩形、圆形、正多边形等较为简单的平面形式。由于核爆炸的过程中会产生较短时间的荷载力，这就会对人防造成极大的静荷载力。另外可以对工程结构设计的前期方案进行参考，并且对人防工程的设计进行内力的分析。在施工建设当中，要对应力、荷载以及截面等问题进行分析与计算。在高层建筑的人防工程中，需要严格遵照行业的标准以及国家的标准来实施，能够全面分析各种受力情况。一旦寻在较为复杂的情况，可以使承载力进行单独呈现，由此可知，这时就产生了等效静载力。其可以按照静态的结构实施设计。在人防工程的顶板要尽可能的减少由于外力产生的碰撞情况。在设计方案当中需要对外墙的承载力进行充分的考虑。
结束语：言而总之，高层建筑的人防工程对我我国社会以及人民有着极为重要的意义，在建设的设计过程中，要融合人防工程的设计理念。在高层建筑的人防工程结构设计中，由于其过程较为复杂，这就需要相关设计师需要着重于对经验进行总结，不断的学习新知识与技术，将自身的设计能力进行提升，能够为广大业主提供更为优质的服务。
参考文献：
[1]白成锋.人防工程结构设计的关键点[J].居舍，2020（13）：72.
[2]高飞.基于高层建筑的人防工程结构设计研究[J].居舍，2019（33）：93.