對于人防大門門檻設(shè)計的一些思考

何東瑞

（廣東中人設(shè)計有限公司 廣東廣州 510000）

1 引言

對于人防大門門檻，是人防工程設(shè)計中重要的且常遇到的結(jié)構(gòu)構(gòu)件。人防大門通常采用鋼制雙扇門，其在受到?jīng)_擊波荷載作用時荷載傳遞方式是由門扇中的肋梁將作用在門扇上的荷載傳遞到門框墻上，鋼結(jié)構(gòu)雙扇門近似于單向受力。在設(shè)計過程中設(shè)計人員常常只驗算了門檻在受到戰(zhàn)時沖擊波作用下的門檻水平方向的受力，并未就門檻地梁豎直方向上（向下、向上）受到的荷載分開進(jìn)行驗算后取包絡(luò)值。所以，要注意對門檻梁各工況下的設(shè)計工作引起足夠的重視。

2 人防門概述

2.1 人防的種類

結(jié)建式人防地下室人防門的防護(hù)種類通常有防護(hù)密閉門、密閉門、活門以及消波系統(tǒng)等。根據(jù)《人民防空工程防護(hù)設(shè)備選用圖集》可知，常用的人防門種類共有36種。單扇人防門用于人防出入口出處，人防的出入口都是結(jié)合人防設(shè)備房間設(shè)計，房間的墻體都為鋼筋混凝土，因此單扇人防門在此處的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算的跨度較小，人防門的重量也較小，通常這些位置的門框墻設(shè)計計算較容易保證，故不作論述。

鋼結(jié)構(gòu)雙扇防護(hù)密閉門通常設(shè)置于車道出入口處，和地下室行車道處；連通口雙向受力雙扇防護(hù)密閉門常設(shè)置于兩個人防單元相連的人防區(qū)行車道處。本文就這兩種類型的人防門檻設(shè)計計算展開探究，因連通口雙向受力雙扇防護(hù)密閉門和鋼結(jié)構(gòu)雙扇防護(hù)密閉門在受力種類上相同，只是量值上的不同，所以選取常用的鋼結(jié)構(gòu)雙扇防護(hù)密閉門（GSFM6025（6））作為本文的設(shè)計舉例，其門洞寬6000mm，門高2500mm，門厚156mm，總質(zhì)量為5794kg，則單扇門重2897kg。

2.2 人防大門在地下室的位置

人防大門在地下室內(nèi)的位置常有以下幾種情況：①兩側(cè)有框柱；②一側(cè)有框柱，一側(cè)位于底板中間；③兩側(cè)無框柱，位于底板的中間，如圖1所示。

圖1

3 人防大門門檻的受力分析

3.1 門框墻的受力分析

鋼結(jié)構(gòu)雙扇防護(hù)密閉門其在受到?jīng)_擊波荷載作用時荷載傳遞方式是由門扇中的肋梁將作用在門扇上的荷載傳遞到門框墻上，鋼結(jié)構(gòu)雙扇門近似于單向受力。因此鋼制雙扇門荷載按單向受力形式傳遞到上、下門框墻。門框墻在受到水平方向沖擊波做用時上方通常設(shè)置暗梁，由暗梁將門扇傳過來的等效荷載、暗梁自身受到的等效荷載和暗梁上方臨空墻傳來的等效荷載傳遞到門框墻兩側(cè)的暗柱上，門框墻的下方是由人防門門檻抵抗由人防門傳來的水平方向上的等效荷載及其自身受到的等效荷載；豎直方向上，鋼制人防門通過鉸頁將人防門的重量傳遞給門檻地梁。

3.2 底板結(jié)構(gòu)形式分析

門檻梁的受力情況常常和底板的結(jié)構(gòu)形式息息相關(guān)，沿海地區(qū)因地下水位通常高于基礎(chǔ)底板，所以常采用箱基、筏基、條基和獨立柱基加防水底板結(jié)構(gòu)形式。因為箱基和筏基變形能力差，難平衡高層建筑和純地下室的沉降差，在工程實踐中運用的較少，而獨立柱基加防水底板能較好的減少差異沉降，并且具有傳力明確，構(gòu)造簡單，經(jīng)濟(jì)適用的優(yōu)點，因此這種結(jié)構(gòu)在工程建設(shè)中廣泛使用。本文就以這種底板結(jié)構(gòu)形式作為研究對象，研究其在人防工程的運用對門檻地梁的影響。

在獨基加防水板基礎(chǔ)中，其結(jié)構(gòu)設(shè)計思想是，在防水板下設(shè)置軟墊層的結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施，保證防水板只用來抵抗水浮力，不承擔(dān)或承擔(dān)最少量的地基反力，地基反力由獨立柱基全部承擔(dān)。

3.3 門檻梁的受力分析

門檻地梁在平時工況下，受到的向下荷載有：門框墻兩側(cè)暗柱傳遞到，地梁的門扇的重量和暗柱自身的重量和頂板傳來的力以及底板和面層的自重等；向上的荷載只有底板傳來的水壓力。戰(zhàn)時工況下，受到的向下荷載有：門框墻兩側(cè)暗柱傳遞門扇的重量和暗柱自身的重量和頂板戰(zhàn)時工況傳來的力到門檻梁上；向上的荷載有：底板傳來的水壓力、底板的人防等效荷載等。

4 人防大門門檻的設(shè)計

4.1 設(shè)計現(xiàn)狀

目前結(jié)建式人防地下設(shè)計通常由兩家設(shè)計單位共同完成，地面設(shè)計院完成豎向結(jié)構(gòu)構(gòu)件、樁基承臺和底板結(jié)構(gòu)，人防設(shè)計院完成人防側(cè)墻、頂板和門框墻等的人防構(gòu)件設(shè)計。

往往地面設(shè)計院設(shè)計師在進(jìn)行底板結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不考慮人防墻體人防門框墻在底板設(shè)計時的影響，設(shè)計建模時未將人防構(gòu)件畫到模型中進(jìn)行整體分析計算，存在這樣的情況有可能是，對門框墻門檻受力分析不足，人防結(jié)構(gòu)設(shè)計專業(yè)性較強(qiáng)，且市面上少有相關(guān)人防結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗和資料，所以這部分設(shè)計缺失了。而從結(jié)構(gòu)概念上來說，不管是人防或是非人防結(jié)構(gòu)，其都符合結(jié)構(gòu)中力的平衡、變形的協(xié)調(diào)以及由此產(chǎn)生的構(gòu)件內(nèi)力都是通過構(gòu)件自身的線剛度以及連接構(gòu)件之間的相對剛度的大小來體現(xiàn)，而人防構(gòu)件都為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，在底板建模計算中不予以考慮，從概念上來是說不過去的。

而人防設(shè)計院在對人防大門門檻設(shè)計時僅就門檻受到的水平方向上的等效靜載進(jìn)行驗算，未對門檻梁的綜合受力情況進(jìn)行分析設(shè)計并取包絡(luò)值。設(shè)計截面為突出底板結(jié)構(gòu)面高度加底板厚度，通常截面尺寸僅有600mm×450mm，上下各配6 25通長鋼筋，導(dǎo)致人防工程的重要構(gòu)件設(shè)計存在較大的安全隱患。

4.2 整體建模及計算結(jié)果分析

根據(jù)3.3條的門檻地梁的受力情況，在PKPM中分別建立平時向下荷載模型、戰(zhàn)時向下荷載模型、平時向上荷載模型和戰(zhàn)時向上荷載模型計算，柱跨按8400mm×8400mm考慮，頂板覆土按1m考慮，設(shè)防水位按低于地坪面0.5考慮，地下室層高按3.8m，頂、底板按300mm厚考慮，地庫內(nèi)建筑面層按100mm考慮，如圖2所示。

根據(jù)2.2條人防大門所在位置的不同，門檻梁的結(jié)構(gòu)布置有所不同，但不同的結(jié)構(gòu)布置目的都只有一個，門檻梁的應(yīng)將荷載以最短路徑傳遞給框柱承臺，再由承臺傳給樁基。此處門檻梁應(yīng)設(shè)計成轉(zhuǎn)換梁，將上部暗柱的荷載和底板的荷載傳遞給基礎(chǔ)承臺，轉(zhuǎn)換梁梁高取柱跨的1/8，則截面取600mm×1100mm。

圖2 整體建模參數(shù)示意圖

對以上設(shè)計原則和設(shè)計參數(shù)在PKPM中整體建模計算，通過對整體計算結(jié)果分析可知，平時和戰(zhàn)時向下荷載模型按600mm×450mm門檻梁設(shè)計配筋是能滿足設(shè)計要求的，因為頂板和荷載由板傳給框梁，再由框梁傳給框柱，最后由框柱傳給基礎(chǔ)了，人防大門兩側(cè)的暗柱僅傳遞人防大門的重量和其自身重量給門檻梁。

對平時和戰(zhàn)時向上荷載的計算結(jié)果分析可知，模型中門檻梁按梁截面600mm×1100mm設(shè)計計算，平時荷載作用下兩端有框柱的情況，梁面鋼筋需配通長筋10 25，梁底兩側(cè)支座鋼筋需配10 25；位于板跨中間的情況，梁面鋼筋需配通長筋7 25，梁底兩側(cè)支座鋼筋需配6 25；一側(cè)有框柱一側(cè)位于板跨中間的情況，梁面鋼筋需配通長筋7 25，梁底框柱側(cè)支座鋼筋需配10 25，通長筋需配4 25；戰(zhàn)時荷載作用下兩端有框柱的情況，梁面鋼筋需配通長筋11 25，梁底兩側(cè)支座鋼筋需配11 25；位于板跨中間的情況，梁面鋼筋需配通長筋6 25，梁底兩側(cè)支座鋼筋需配6 25；一側(cè)有框柱一側(cè)位于板跨中間的情況，梁面鋼筋需配通長筋7 25，梁底框柱側(cè)支座鋼筋需配11 25，通長筋需配6 25。由上知按600mm×450mm的截面設(shè)計門檻梁，不能滿足設(shè)計需求。

4.3 設(shè)計改進(jìn)

建議在設(shè)計人防大門門檻時應(yīng)與人防上擋梁設(shè)計方法相同，采用整體建模計算。可復(fù)制一份頂板模型，底板按倒樓蓋設(shè)計，將荷載替換成底板相關(guān)荷載，門檻梁計算結(jié)果在配筋時應(yīng)該倒過來配鋼筋。人防設(shè)計院在底板設(shè)計未考慮門檻梁的作用時，應(yīng)在繪制大門門框墻時將門檻梁也一并繪出，并注意梁鋼筋應(yīng)與承臺框柱鋼筋連接。

5 人防大門門檻的施工措施

在工地施工過程中門檻與門檻的門框角鋼往往不能同時澆筑，通常是底板先澆筑，門檻處留出鋼筋，等人防墻體澆筑時再與墻體一起澆筑，這樣的施工步驟常常出現(xiàn)，門檻鋼筋預(yù)留不足，門檻梁與門檻副梁間距過大，不能很好的起到對鋼門框的固定和錨固作用，因此建議土建施工單位和人防的設(shè)備安裝單位應(yīng)該統(tǒng)籌施工步驟，保證門檻與底板整體澆筑，以確保門檻梁的澆筑質(zhì)量，實現(xiàn)門檻梁的設(shè)計思想。

6 結(jié)束語

防空地下室是戰(zhàn)時城市在遭受空襲時保護(hù)人民生命、財產(chǎn)，保護(hù)工業(yè)經(jīng)濟(jì)資源的一種特殊工程，人防大門是抵抗沖擊波破壞的重要防護(hù)設(shè)備，為保證其戰(zhàn)時能發(fā)揮預(yù)定的防護(hù)性能，大門四周的門框墻的合理設(shè)計顯得尤為重要，門檻梁因其受力較其他構(gòu)件復(fù)雜，所以門檻梁的設(shè)計應(yīng)符合實際工況的抗力需求，施工需要保證門檻梁設(shè)計思想的實現(xiàn)。

[1]《人民防空地下室設(shè)計規(guī)范》（GB50038-2005）.2005.

[2]《防空地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊》.中國建筑工業(yè)出版社，2008.

[3]《地下結(jié)構(gòu)》.同濟(jì)大學(xué)出版社，2016.

[4]《建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計問答及分析》（第二版）.中國建筑工業(yè)出版社，2015.