人防建筑门框墙设计

路 冰

0 引言

防空地下室是人防工程的主要建设形式，它具有国家规定的各项战时防空功能。人防工程是防护建筑与结构为保证完成工程所负担的其他系统(通风空调、给排水、发供电、防毒及防辐射等系统)的总称。人防结构设计所依据的计算杀伤武器(即抗力要求)，是工程技术要求的重要组成部分。

防空地下室应能抵抗核武器和常规武器的杀伤破坏作用，其工程防护应遵循以下原则:1)一次作用的原则。防空地下室抵抗常规武器或抵抗核武器作用时，只分别考虑一次作用。2)综合防护的原则。人防工程应能抗御核爆炸空气冲击波及热辐射、早期核辐射、放射性沾染的作用。人防工程应能抵御化学武器的作用，以及杀伤破坏武器引起的其他次生灾害的作用。3)相等生存能力的原则。人防工程各组成部分应具有相等的生存能力，保证工程达到整体均衡的防护。

1 人防工程口部的特点

由于人员和设备的进出，以及通风、给排水、排烟等的需要，人防地下室有少量与外部连通的孔口。爆炸冲击波、毒剂、生物战剂和放射性微粒等，都有可能从这些孔口进入工程内部杀伤人员和破坏口部工程结构和设备。实践证明，上述各种孔口是人防工程中的薄弱环节。人防口部的主要组成部分包括直接承受空气冲击波的防护门、防护密闭门、门框墙以及门外通道等等。口部结构的强度有时可能决定整个工事的防护等级，因此在工程设计时宜从计算分析和构造措施两方面上使其设计的较强些，从而加强工程防护的“第一道防线”。实验表明，有一定数量的工程其防护门的破坏可能并不是门扇的直接破坏，而首先是由于门框墙的破坏而引起。因此，对门框应该尤其提起重视，保证其具备足够的抵抗强度，才能保证其与防护门协调发挥作用。一般来说可以通过合理的建立计算模型和加强构造措施来实现。

2 门框墙设计

2.1 计算模型的选取

1)上挡墙。平板门框墙的上挡墙根据其高宽比(H/B)的不同可分为两种:当高度和宽度之比(H/B)小于1/2时，可以按上端嵌固的悬臂构件计算;当高度和宽度之比(H/B)不小于1/2时，此时应在紧临门洞上方增设一道横向的挡墙加强梁，此时上挡墙可按四边支承的平板进行计算(见图1)。

2)侧挡墙。侧挡墙一般可按一端嵌固的悬臂构件计算。当遇到墙面较宽的侧墙从而造成侧挡墙外伸长度较大时，不能视为悬臂牛腿，此时应在洞口边增设一道竖向加强柱，按四边支承的平板进行计算。

3)门槛墙。门槛墙一般可按一端嵌固的悬臂构件计算。当门槛墙外伸高度较大且基础底板上存在一定厚度的填土时，应考虑门槛墙内侧填土土压力的有利因素，并且应该按被动土压力进行计算。

需要着重指出的是，如果门框墙计算采用悬臂牛腿的模型时，就必须要求与门框墙相连的构件能够承受其产生的巨大弯矩，进而满足计算假定的嵌固要求。如果与门框墙相连的构件刚度较小，就不能保证门框墙按固端工作，即使从几何尺寸上门框墙能满足悬臂牛腿的要求，此时也应采用加强梁(柱)的方法按四边支承的平板进行计算。

2.2 荷载的选取与等效

在人防设计中荷载取值应采用等效静载法。

作用于门框墙上的荷载由两部分组成。一部分是门扇传给门框的力，它在数值上等于防护门所承受的支座动反力;另一部分是门框墙直接承受的冲击波荷载，其数值与防护门所承受的冲击波压力是相同的。将以上两部分动荷载等效为静荷载，在门框墙设计时按两者同时作用进行计算(见图2)。

2.2.1 常规武器作用下直接作用于门框墙上的等效静载

直接作用于门框墙上的冲击波超压的等效静荷载 qce(见图2)可按表1选取，当室外出入口净宽大于3.0 m时，可将表中数值乘以0.9计算。

表1 常规武器作用下直接作用于门框墙上的等效静载 qce kN/m2

2.2.2 核武器作用下直接作用于门框墙上的等效静载

直接作用于门框墙上的冲击波超压的等效静荷载qce(见图2)可按表2选取(其中 ξ为直通、单向出入口坡道的坡度角)。

表2 核武器作用下直接作用于门框墙上的等效静载qce kN/m2

2.2.3 单扇平板门传给门框墙的垂直力的等效静荷载

常规武器和核武器爆炸下单扇平板门门扇传给门框墙的垂直力的等效静荷载标注值 qia，qib，按下式计算:

其中，qia，qib分别为沿上下门框和两侧单位长度作用力的标准值，kN/m;γa，γb分别为沿上下门框和两侧门框的反力系数，按表3取值;qe为作用在防护密闭门上的等效静荷载标准值;a为单个门扇的宽度，m。

表3 单扇平板门反力系数

2.2.4 双扇平板门传给门框墙的垂直力的等效静荷载

常规武器和核武器爆炸下双扇平板门门扇传给门框墙的垂直力的等效静荷载标注值 qia，qib，按下式计算:

其中，qia，qib分别为沿上下门框和两侧单位长度作用力的标准值，kN/m;γa，γb分别为沿上下门框和两侧门框的反力系数，按表4取值;qe为作用在防护密闭门上的等效静荷载标准值;a为单个门扇的宽度，m。

表4 双扇平板门反力系数

2.3 构造规定

1)门框墙混凝土等级宜为C30;

2)门框墙的厚度不宜小于300 mm，当采用根部宽端部窄的变截面悬挑牛腿形式时，端部最小厚度不应小于300 mm;

3)门槛墙的高度不宜大于200 mm;

4)门框墙的受力钢筋直径不应小于12 mm，间距不宜大于250 mm，配筋率不宜小于0.25%;

5)门洞四角的内外侧，应配置两根直径16 mm的斜向钢筋，其长度不应小于1 000 mm。

3 结语

当前，城市地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视，结合人民防空工程建设，人防地下室工程得到了空前的发展。这就对设计人员提出了更高的要求:熟练掌握人防工程构件的特点，建立起简单合理的计算模型，准确选取人防荷载，严格遵守构造要求。

[1] GB 50038-2005，人民防空地下室设计规范[S].

[2] 曹继勇，张尚根.人民防空地下室结构设计[M].北京:中国计划出版社，2006:8.

[3] 丁建光.人防地下室结构设计的几个问题[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版)，2005，13(4):21-23.