科学论坛 啊１ 浅谈防空地下室中防护门框墙的设计 周 力 （南京地下工程建筑设计院有限公司 江苏南京２１００２９） ［摘 要］介绍了防空地下室的特点和防护原则，分析了防护门框墙计算模型的选取方法，总结了防护门框墙的荷载取值和构造。 ［关键词］人防地下室 人防工程口部 门框墙设计 中图分类号：ＴＨ１３３．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）２７—００８卜Ｏ２ １人防地下室设计原剐 种当高宽比（Ｉｔ／Ｂ） １／２时，可按上部嵌固的悬臂构件计算： 防空地下室的建设，应根据人防建设与城市建设相结合的原则规划，地上 Ｍ＝ｑ Ｌｌ ｑ Ｌ２ ／２ 与地下综合考虑，统筹安排。防空地下室设计应符合国家规定的各项战时防 Ｖ ｑ＋ｑ Ｌ， ，护功能。合理确定防空地下室抗力要求十分复杂，是工程技术要求的重要组 式中：Ｍ一门洞边单位长度悬臂根部的弯距：Ｖ一门洞边单位长度悬臂根部 成部分。一般说来，防空地下室的抗力，应按核武器和常规武器分别提出的， 的剪力：Ｌ，，Ｌ，一见图２。 并取最不利荷载的控制条件作为防空地下室结构设计依据。因此防空地下室 当高宽比（Ｈ／Ｂ） １／２时，应在门洞上方增设一道横向加强梁，此时上档墙 的防护设计应遵循以下整体防护原则：（１）一次作用的原则。（２）综合防护作用 可按四边支承的平板进行计算。 的原则。（３）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 （１）侧挡墙设计 力，保证工程达到整体均衡的防护。 侧挡墙一般情况可按一端嵌固的悬臂构件计算，计算公式同上。当侧档 ２人防工程口部的特点 墙面宽度（Ｈ／Ｂ）≥１１２时，此时应在洞口边增设加强柱，侧墙按四边支承的平板 人防工程由于人员和设备的进出，以及通风、给排水、排烟等需要，人 进行计算 防地下室必须设有与外部连通的孔口。因此爆炸冲击波、有毒气体、放射 （２）下挡设计 性微粒等，都有可能从这些孔口进入地下室内部杀伤人员、破坏工程结构和 下挡墙一般情况可按一端嵌固的悬臂构件计算，计算公式同上。 设备。上述这些孔口是人防工程中的薄弱环节，所以在结构设计中对孔口部 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 分需要加强。 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 人防工程口部的主要组成部分包括直接承受空气冲击波，对甲类６级人防 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 而言均设一道防护密闭门和一道密闭门，门框墙、以及通道等口部结构的强 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 度有可能决定整个工程的防护等级，因此在工程设计时要从计算分析和构造措 按四边支承的平板进行计算。 施两方面进行设计。从而来加强人防工程防护的“第一道防护”。 ３ ２荷载的选取与等效 ３门框墙设计 人防工程构件承受的荷载为动荷载，各构件有的直接承受不同峰值的外动 门框墙是临空墙的一部分，从受力特点来看应为受弯工作的开孔平板。 荷载，有的还承受上部结构构件传来的反力，动荷载作用在时间上有先后，其变 根据其各组成构件所处的位置和受力情况不同，通常将划分为上挡、侧挡 化规律也不一致，而每一部分构件的延性比各不相同，对结构做综合的精确的 墙、下挡三部分组成（见图１），各部分受力情况不尽相同，将其区分并计 动力分析是非常困难和浪费时间的，所以在人防设计中荷载取值应采用等效静 算，下面将门框墙的各部分的受力模型进行分析。 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 ３．１上挡墙设计 在数值上等于防护门所承受的支座反力：另一部分是门框墙直接承受的冲击波 平板门框的上挡墙根据规范要求其高宽比（Ｈ／Ｂ）的不同可分为两种：第一 荷载，其数值与防护门所承受的冲击波压力是相同的。 式中 ，——单滑面倾角： 分香溪中桥宜昌端岩体结构面赤平投影如图５所示。 圈５中，只要考虑坡向线（红色）以外块体的稳定性。即图中编号为１和 双滑面交线的倾角 ｖ １３块体的稳定性。其中块体１为单滑面，块体１ ３为双滑面。由式（２）和式 ， ｆ——双滑面交线的法线与Ｐ．、Ｐ．面法线的夹角： （３）计算可知：ｋ ＝１．５０， ．，＝２．４。 分香溪中桥岸坡岩体结构面参数如表１所示。宜昌端坡向为１６９。 ３４ 分香溪中桥万州端岩体结构面赤平投影如图６所示。 。，万州端坡向为３４９。 ６３。。 图６中，可以看到岩层的倾向与坡向方向相反，在坡向（蓝色线）以外，没有 表１分香溪中桥岸坡岩体结构面参数 岩块体滑动，所以整个岸坡岩体处于稳定状态。 结语 结构面 结构面 结构面 结掏面 通过分香溪中桥岸坡岩体稳定性赤平投影法评价与分析，可得到如下结 编号 倾向 倾角 摩擦系 论： 数 （１）分香溪中桥宜昌端岸坡岩体坠落体Ｇ，单滑面２、３，双滑面２３切割锥 Ｐｌ ｌ８５ ２５。 ０ ７ 形体的投影与岸坡岩体的坡向投影相交，在边坡面上形成滑塌体，只有单滑面 １２０ ８５ ０．７ １和双滑面１３切割锥形体出现在岸坡的ｌ临空面上，计算分析可知，单滑面１和 Ｐ， ｌ０ ｅ５ Ｏ ７ 双滑面１３滑塌体稳定系数分别为１．５、２．４，处于稳定状态。 Ｗ （２）分香溪中桥万州端岸坡岩层的倾向与坡向方向相反，没有滑塌体出现 在岸坡的临空面上，故岸坡岩体处于稳定状态。 参考文献（Ｒｅｆｅ ｒｅｎｅｅｓ）： ［１］蒋爵光．用赤平投影进行节理岩体稳定性分析的方法［Ｊ］．西南交通 大学学报，１９８５，（２）：３７—４４． ［２］石根华．岩体稳定分析的赤平投影方法［脚．中国科学，１９７７，（３）． ［３］Ｅ．Ｈｏｅｋ，Ｊ．ｗ．Ｂｒａｙ．Ｒｏｃｋ Ｓｌｏｐｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ［ ．Ｂｅｉ Ｊｉｎｇ．Ｍｅｔ— Ｅ ａｌｌｕｒｇｙ Ｉｎｄｕｓｔｙ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｈｏｕｓｅ １９８３：３９ ４２． 岛３ ［４３孙玉科，古迅．赤平极射投影在岩体工程地质力学中的应用［砌．科学 出版社．１９８０． ［５］王思敬，薛守义．岩体边坡楔形体动力学分析［Ｊ］．地质科学，１９９２，（２） １７７ １８２． Ｓ 图６ 万州端岩体结构面赤平投影 科技博览Ｉ ８ｌ 科学论坛 Ｉ■ Ｃｈｉｎａ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｒｅｖｉ ｅｗ 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 载标准ｑ 、ｑｌｈ按下式计算： ｑｉａ＝ｒ ｑ ａ，ｑｉｂ＝ｒ ｈｑ ａ。 ｑ ｑ ——分别为上下门框和两侧单位长度作用力的标准值（ＫＮ／ｍ）： ｒ 、ｒ ——分别为上下门框和两侧门框的反力系数，按表４取值：ｑ ——作用 在防护密闭门上的等效静载标准值：ａ——单个门扇的宽度（ｍ）。 表４双扇平板门反力系数 （１）常规武器作用下直接作用于门框墙上的等效静载 直接作用与门框墙上的冲击波荷超压的等效静载ｑ （见图２）可按表１选 取，当室外入口净宽大于３．Ｏｍ时，可将表中数值乘以０．９计算。 表１常规武器作用与门框墙上的等效静荷载标准值ｑｅ／（ＫＮ／ｍ ） 出入口部位及形式 距离 Ｌ／ｒａ 防常规武器抗力级ｊ｝４ ６ ５ ］●室外直通出入口 ５ ２９０ ５∞ 反力系数标识 ａ／ｂ １０ ２４０ ４８０ ０ ５０ ０６０ ０．７０ ０．８０ ０．９０ １．Ｏ０ １．２５ １．５０ 三ｌ５ ２１０ ４∞ ｈ ０．５０ ０．４８ ０．４７ ０．４４ ０．４２ ０．４０ ０．３５ ３ｌ 室外单向出入口 ５ ２７０ ５３０ ｒｂ ０６０ ０－５４ ０．４９ ０．４４ ０４０ ０ ３６ ０ ３０ ０．２５ １０ ２２０ ４３０ 注：表ａ／ｂ为单个门扇宽度与高度的比值 主ｌ５ ｌ９０ ３７Ｄ ３ ３构造规定 室外竖井楼梯穿摩出入口 ５ １６０ ３２０ （１）门框墙混凝土等级宜为Ｃ３０：（２）门框墙的厚度不宜小于３００ｒａｍ，当采 用变截面悬挑牛腿形式时，端部最小厚度不应小于３００ｒａｍ：（３）下档的高度不宜 １０ １３０ ２６０ 大于２００ｍｍ：（４）门框墙的受力钢筋直径不应小于１２ｍｍ，间距不宜大于２００ｒａｍ， 量ｌ５ １１５ ２２０ 配筋率不应小于２５％：（５）门洞四角的内外侧，应配置两根直径１６ｍ的斜向加 注：１．Ｌ为室外出入口至防护密闭门距离。２．当５ｍ＜Ｌ＜ｌＯｒｅ及１０ｍ＜Ｌ＜ｌ５ｍ 强钢筋，其长度不应小于１０００ｍｍ：（６）上档墙应按计算配筋，纵向受力钢筋配筋 时，可按线性内插法确定。选《人们防空地下室设计规范》（ＧＢ５００３８ ２００５） 率不应小于２５％，钢筋直径不应小于１２ｍｍ，间距不宜大于２５０ｒａｍ：（７）防护密闭 表４．７．５ ｉ。 门的门框与门扇应紧密贴合：（８）防护密闭门的钢制门框与门框墙之间应有足 （２）核武器作用下直接作用于门框墙上的等效静载 够的连接强度，相互连成整体：（９）门框墙应与通道结构整体浇筑，其受力钢筋 直接作用与门框墙上的冲击波荷超压的等效静载ｑｅ（见图２）可按表２选 伸入通道结构内的长度不应小于钢筋的锚固长度，且不小于钢筋直径的３０倍： 取，（其中‘为直通、单向出入口坡道的坡度角） 门框墙下部应嵌入底板结构３００ｍｍ。 表２核规武器作用与门框墙上的等效静荷载标准值ｑｅ／（ＫＮ／ｍ２） ４新旧规范的比较 。 我们在设计中，对照《人们防空地下室设计规范》ＧＢ５００３８—２００５和《人 出入口部位及形式 坡度角 防攘规武器抗力级别 们防空地下室设计规范》ＧＢ５００３８－９４两个版本，有诸多方面存在差别。其 （‘） ６Ｂ ６ ５ 蛆 ４ 中最主要的是新规范对杀伤武器较老规范进行了细化，即分为甲类防空地下室 项板荷裁考虑上部建筑 ｌ２Ｏ ２００ ３８０—。 一 能承受常规武器和核武器分别作用，乙类防空地下室只承受常规武器作用，不 髟响的室内出入口 同武器又划分了各自的武器抗力级别 这就直接导致门框墙从荷载到计算均 穗扳荷藏不考虑上部建筑 １２０ ２ｏｏ ４００ ８∞ １２∞ 有不同程度的改进，使结构计算更加准确。从荷载取值方面，不同类型的武器 影响的室内出入口，塞外竖井楼梯穿靡出入口 直接作用于门框墙上的等效静荷载取值不同。从计算方面来讲，ＧＢ５００３８— 宣外直通，单向出＾口 ‘３０ １３５ ２４０ ５５０ １２００ ｌ８００ ２００５门框墙的垂直力的等效静荷载标准值计算公式中去掉了２．０的动力系数 盖３Ｏ １２Ｏ ２００ ４８０ １２００ ｌ８ＯＯ Ｋｄｆ。总之，这些改进都使人防口部的设计趋向于更加安全合理。 （３）单扇平板门传给门框墙的垂直力的等效静载 结语 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 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 载标准ｑ． 、ｑｉｈ按下式计算：ｑｉ ａ＝ｒ ｑ ａ，ｑｉ ｂ＝ｒ ｂｑ ａ。 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 ｑ ｑｉ ｂ——分别为上下门框和两侧单位长度作用力的标准值（ＫＮ／ｍ）： 的要求，熟练掌握人防工程构件的特点，合理选择简单的计算模型，准确选取人 ｒ 、ｒｂ——分别为上下门框和两侧门框的反力系数，按表３取值：ｑ．．——作用 防何载，严格遵守构造要求，更好地为城市的发展提供服务，充分发挥社会效益 在防护密闭门上的等效静载标准值：ａ——单个门扇的宽度（ｍ）。 和经济效益。 表３单个平板门反力系数 参考文献 ［１］王年桥．防护结构计算原理（修订本）［Ｍ］． 反力系数标识 ａ／ｂ ［２］ 《人民防空地下室设计规范》／ＧＢ５００３８—２００５． ０４０ ０ ５Ｏ ０ ６０ ０ ７０ ０ ８０ ｏ ９０ ｌ Ｏ０ １．２５ ［３］ 《人民防空工程设计规范》／ＧＢ５０２２５—２００５． Ｏ ３７ Ｏ．３７ Ｏ ３７ ０．３６ Ｏ．３６ Ｏ ３５ Ｏ．３４ ０．３ｉ ［４］ 《防空地下室工程技术措施》／２００９． ０．４８ ０．４７ ０４４ ０．４２ ０ ３９ ０ ３６ ０．３４ ０．２９ 注：表ａ／ｂ为单个门扇宽度与高度的比值 （４）单扇平板门传给门框墙的垂直力的等效静载 ‘￡Ｏ门ｉｎ Ｐ Ｉ桨 ｃｈ）ｆ Ｊ 上加｝１ 网ｌ 门｝ｆＬ墒加粱１｝￣ＩＩ，ｉ。示意罔 ８２ ｌ科技博览
