人防建筑門框墻設(shè)計(jì)

路 冰

0 引言

防空地下室是人防工程的主要建設(shè)形式，它具有國(guó)家規(guī)定的各項(xiàng)戰(zhàn)時(shí)防空功能。人防工程是防護(hù)建筑與結(jié)構(gòu)為保證完成工程所負(fù)擔(dān)的其他系統(tǒng)(通風(fēng)空調(diào)、給排水、發(fā)供電、防毒及防輻射等系統(tǒng))的總稱。人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所依據(jù)的計(jì)算殺傷武器(即抗力要求)，是工程技術(shù)要求的重要組成部分。

防空地下室應(yīng)能抵抗核武器和常規(guī)武器的殺傷破壞作用，其工程防護(hù)應(yīng)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(shí)，只分別考慮一次作用。2)綜合防護(hù)的原則。人防工程應(yīng)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(yīng)能抵御化學(xué)武器的作用，以及殺傷破壞武器引起的其他次生災(zāi)害的作用。3)相等生存能力的原則。人防工程各組成部分應(yīng)具有相等的生存能力，保證工程達(dá)到整體均衡的防護(hù)。

1 人防工程口部的特點(diǎn)

由于人員和設(shè)備的進(jìn)出，以及通風(fēng)、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(jìn)入工程內(nèi)部殺傷人員和破壞口部工程結(jié)構(gòu)和設(shè)備。實(shí)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(hù)門、防護(hù)密閉門、門框墻以及門外通道等等。口部結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度有時(shí)可能決定整個(gè)工事的防護(hù)等級(jí)，因此在工程設(shè)計(jì)時(shí)宜從計(jì)算分析和構(gòu)造措施兩方面上使其設(shè)計(jì)的較強(qiáng)些，從而加強(qiáng)工程防護(hù)的“第一道防線”。實(shí)驗(yàn)表明，有一定數(shù)量的工程其防護(hù)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(duì)門框應(yīng)該尤其提起重視，保證其具備足夠的抵抗強(qiáng)度，才能保證其與防護(hù)門協(xié)調(diào)發(fā)揮作用。一般來說可以通過合理的建立計(jì)算模型和加強(qiáng)構(gòu)造措施來實(shí)現(xiàn)。

2 門框墻設(shè)計(jì)

2.1 計(jì)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(dāng)高度和寬度之比(H/B)小于1/2時(shí)，可以按上端嵌固的懸臂構(gòu)件計(jì)算;當(dāng)高度和寬度之比(H/B)不小于1/2時(shí)，此時(shí)應(yīng)在緊臨門洞上方增設(shè)一道橫向的擋墻加強(qiáng)梁，此時(shí)上擋墻可按四邊支承的平板進(jìn)行計(jì)算(見圖1)。

2)側(cè)擋墻。側(cè)擋墻一般可按一端嵌固的懸臂構(gòu)件計(jì)算。當(dāng)遇到墻面較寬的側(cè)墻從而造成側(cè)擋墻外伸長(zhǎng)度較大時(shí)，不能視為懸臂牛腿，此時(shí)應(yīng)在洞口邊增設(shè)一道豎向加強(qiáng)柱，按四邊支承的平板進(jìn)行計(jì)算。

3)門檻墻。門檻墻一般可按一端嵌固的懸臂構(gòu)件計(jì)算。當(dāng)門檻墻外伸高度較大且基礎(chǔ)底板上存在一定厚度的填土?xí)r，應(yīng)考慮門檻墻內(nèi)側(cè)填土土壓力的有利因素，并且應(yīng)該按被動(dòng)土壓力進(jìn)行計(jì)算。

需要著重指出的是，如果門框墻計(jì)算采用懸臂牛腿的模型時(shí)，就必須要求與門框墻相連的構(gòu)件能夠承受其產(chǎn)生的巨大彎矩，進(jìn)而滿足計(jì)算假定的嵌固要求。如果與門框墻相連的構(gòu)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(shí)也應(yīng)采用加強(qiáng)梁(柱)的方法按四邊支承的平板進(jìn)行計(jì)算。

2.2 荷載的選取與等效

在人防設(shè)計(jì)中荷載取值應(yīng)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(hù)門所承受的支座動(dòng)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(hù)門所承受的沖擊波壓力是相同的。將以上兩部分動(dòng)荷載等效為靜荷載，在門框墻設(shè)計(jì)時(shí)按兩者同時(shí)作用進(jìn)行計(jì)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(dāng)室外出入口凈寬大于3.0 m時(shí)，可將表中數(shù)值乘以0.9計(jì)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(biāo)注值 qia，qib，按下式計(jì)算:

其中，qia，qib分別為沿上下門框和兩側(cè)單位長(zhǎng)度作用力的標(biāo)準(zhǔn)值，kN/m;γa，γb分別為沿上下門框和兩側(cè)門框的反力系數(shù)，按表3取值;qe為作用在防護(hù)密閉門上的等效靜荷載標(biāo)準(zhǔn)值;a為單個(gè)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(biāo)注值 qia，qib，按下式計(jì)算:

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

表4 雙扇平板門反力系數(shù)

2.3 構(gòu)造規(guī)定

1)門框墻混凝土等級(jí)宜為C30;

2)門框墻的厚度不宜小于300 mm，當(dāng)采用根部寬端部窄的變截面懸挑牛腿形式時(shí)，端部最小厚度不應(yīng)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(yīng)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(cè)，應(yīng)配置兩根直徑16 mm的斜向鋼筋，其長(zhǎng)度不應(yīng)小于1 000 mm。

3 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)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(jié)合人民防空工程建設(shè)，人防地下室工程得到了空前的發(fā)展。這就對(duì)設(shè)計(jì)人員提出了更高的要求:熟練掌握人防工程構(gòu)件的特點(diǎn)，建立起簡(jiǎn)單合理的計(jì)算模型，準(zhǔn)確選取人防荷載，嚴(yán)格遵守構(gòu)造要求。

[1] GB 50038-2005，人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 曹繼勇，張尚根.人民防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，2006:8.

[3] 丁建光.人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)問題[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2005，13(4):21-23.