人防建筑門框墻設計

路 冰

0 引言

防空地下室是人防工程的主要建設形式，它具有國家規(guī)定的各項戰(zhàn)時防空功能。人防工程是防護建筑與結構為保證完成工程所負擔的其他系統(tǒng)(通風空調、給排水、發(fā)供電、防毒及防輻射等系統(tǒng))的總稱。人防結構設計所依據(jù)的計算殺傷武器(即抗力要求)，是工程技術要求的重要組成部分。

防空地下室應能抵抗核武器和常規(guī)武器的殺傷破壞作用，其工程防護應遵循以下原則:1)一次作用的原則。防空地下室抵抗常規(guī)武器或抵抗核武器作用時，只分別考慮一次作用。2)綜合防護的原則。人防工程應能抗御核爆炸空氣沖擊波及熱輻射、早期核輻射、放射性沾染的作用。人防工程應能抵御化學武器的作用，以及殺傷破壞武器引起的其他次生災害的作用。3)相等生存能力的原則。人防工程各組成部分應具有相等的生存能力，保證工程達到整體均衡的防護。

1 人防工程口部的特點

由于人員和設備的進出，以及通風、給排水、排煙等的需要，人防地下室有少量與外部連通的孔口。爆炸沖擊波、毒劑、生物戰(zhàn)劑和放射性微粒等，都有可能從這些孔口進入工程內(nèi)部殺傷人員和破壞口部工程結構和設備。實踐證明，上述各種孔口是人防工程中的薄弱環(huán)節(jié)。人防口部的主要組成部分包括直接承受空氣沖擊波的防護門、防護密閉門、門框墻以及門外通道等等?？诓拷Y構的強度有時可能決定整個工事的防護等級，因此在工程設計時宜從計算分析和構造措施兩方面上使其設計的較強些，從而加強工程防護的“第一道防線”。實驗表明，有一定數(shù)量的工程其防護門的破壞可能并不是門扇的直接破壞，而首先是由于門框墻的破壞而引起。因此，對門框應該尤其提起重視，保證其具備足夠的抵抗強度，才能保證其與防護門協(xié)調發(fā)揮作用。一般來說可以通過合理的建立計算模型和加強構造措施來實現(xiàn)。

2 門框墻設計

2.1 計算模型的選取

1)上擋墻。平板門框墻的上擋墻根據(jù)其高寬比(H/B)的不同可分為兩種:當高度和寬度之比(H/B)小于1/2時，可以按上端嵌固的懸臂構件計算;當高度和寬度之比(H/B)不小于1/2時，此時應在緊臨門洞上方增設一道橫向的擋墻加強梁，此時上擋墻可按四邊支承的平板進行計算(見圖1)。

2)側擋墻。側擋墻一般可按一端嵌固的懸臂構件計算。當遇到墻面較寬的側墻從而造成側擋墻外伸長度較大時，不能視為懸臂牛腿，此時應在洞口邊增設一道豎向加強柱，按四邊支承的平板進行計算。

3)門檻墻。門檻墻一般可按一端嵌固的懸臂構件計算。當門檻墻外伸高度較大且基礎底板上存在一定厚度的填土時，應考慮門檻墻內(nèi)側填土土壓力的有利因素，并且應該按被動土壓力進行計算。

需要著重指出的是，如果門框墻計算采用懸臂牛腿的模型時，就必須要求與門框墻相連的構件能夠承受其產(chǎn)生的巨大彎矩，進而滿足計算假定的嵌固要求。如果與門框墻相連的構件剛度較小，就不能保證門框墻按固端工作，即使從幾何尺寸上門框墻能滿足懸臂牛腿的要求，此時也應采用加強梁(柱)的方法按四邊支承的平板進行計算。

2.2 荷載的選取與等效

在人防設計中荷載取值應采用等效靜載法。

作用于門框墻上的荷載由兩部分組成。一部分是門扇傳給門框的力，它在數(shù)值上等于防護門所承受的支座動反力;另一部分是門框墻直接承受的沖擊波荷載，其數(shù)值與防護門所承受的沖擊波壓力是相同的。將以上兩部分動荷載等效為靜荷載，在門框墻設計時按兩者同時作用進行計算(見圖2)。

2.2.1 常規(guī)武器作用下直接作用于門框墻上的等效靜載

直接作用于門框墻上的沖擊波超壓的等效靜荷載 qce(見圖2)可按表1選取，當室外出入口凈寬大于3.0 m時，可將表中數(shù)值乘以0.9計算。

表1 常規(guī)武器作用下直接作用于門框墻上的等效靜載 qce kN/m2

2.2.2 核武器作用下直接作用于門框墻上的等效靜載

直接作用于門框墻上的沖擊波超壓的等效靜荷載qce(見圖2)可按表2選取(其中 ξ為直通、單向出入口坡道的坡度角)。

表2 核武器作用下直接作用于門框墻上的等效靜載qce kN/m2

2.2.3 單扇平板門傳給門框墻的垂直力的等效靜荷載

常規(guī)武器和核武器爆炸下單扇平板門門扇傳給門框墻的垂直力的等效靜荷載標注值 qia，qib，按下式計算:

其中，qia，qib分別為沿上下門框和兩側單位長度作用力的標準值，kN/m;γa，γb分別為沿上下門框和兩側門框的反力系數(shù)，按表3取值;qe為作用在防護密閉門上的等效靜荷載標準值;a為單個門扇的寬度，m。

表3 單扇平板門反力系數(shù)

2.2.4 雙扇平板門傳給門框墻的垂直力的等效靜荷載

常規(guī)武器和核武器爆炸下雙扇平板門門扇傳給門框墻的垂直力的等效靜荷載標注值 qia，qib，按下式計算:

其中，qia，qib分別為沿上下門框和兩側單位長度作用力的標準值，kN/m;γa，γb分別為沿上下門框和兩側門框的反力系數(shù)，按表4取值;qe為作用在防護密閉門上的等效靜荷載標準值;a為單個門扇的寬度，m。

表4 雙扇平板門反力系數(shù)

2.3 構造規(guī)定

1)門框墻混凝土等級宜為C30;

2)門框墻的厚度不宜小于300 mm，當采用根部寬端部窄的變截面懸挑牛腿形式時，端部最小厚度不應小于300 mm;

3)門檻墻的高度不宜大于200 mm;

4)門框墻的受力鋼筋直徑不應小于12 mm，間距不宜大于250 mm，配筋率不宜小于0.25%;

5)門洞四角的內(nèi)外側，應配置兩根直徑16 mm的斜向鋼筋，其長度不應小于1 000 mm。

3 結語

當前，城市地下空間的開發(fā)和利用越來越受到人們的重視，結合人民防空工程建設，人防地下室工程得到了空前的發(fā)展。這就對設計人員提出了更高的要求:熟練掌握人防工程構件的特點，建立起簡單合理的計算模型，準確選取人防荷載，嚴格遵守構造要求。

[1] GB 50038-2005，人民防空地下室設計規(guī)范[S].

[2] 曹繼勇，張尚根.人民防空地下室結構設計[M].北京:中國計劃出版社，2006:8.

[3] 丁建光.人防地下室結構設計的幾個問題[J].安徽建筑工業(yè)學院學報(自然科學版)，2005，13(4):21-23.