談防護密閉門的門框墻設計計算

李小利 呂 振

(中煤西安設計工程有限責任公司，陜西 西安 710055)

0 引言

防空地下室是具有預定戰時防空功能的特殊地下建筑，而口部的結構強度能決定整個工事的防護等級。人防結構主體即為人防的圍護機構，也是整個人防結構設計中的最重要部分。建筑人防主體設計必須滿足人們戰時躲避武器傷害、戰后快速恢復建設發展的實際需求[1]。其中口部結構的設計重點往往是防護密閉門門框墻的設計。

防護密閉門門框墻的厚度，根據防早期核輻射的要求，厚度不應小于300 mm，一般采用300 mm～400 mm左右。門框墻的荷載：應考慮直接作用在墻上的水平等效靜荷載qce；門扇傳來的水平等效靜荷載qa和qb；頂板傳來的豎向等效靜荷載及其他靜荷載。平板門的上擋墻一般分兩種情況，當上擋墻高度和寬度比H/B<1/2時，可按上端嵌固的懸臂構件計算；當上擋墻高度和寬度比H/B≥1/2時，平板門的上擋墻可在緊挨門洞的上方設置一個橫向的加強梁(見圖1)，將其看作四邊固結的板進行計算。遇到墻面較寬的側墻不能視作懸臂牛腿時，也可采用增加工程內側柱的方式，將側墻轉化為四邊固結的板計算。

工程中層高2.6 m～3.6 m門框墻配筋可以查圖集07FG04鋼筋混凝土門框墻[2]，但實際工程中經常遇到層高超過3.6 m的門框墻，此時就需要計算分析。人防工程即人民防空工程，目前我國的人防工程的設計結構主要分為甲乙兩種。甲級結構設計是指能滿足對核武器、普通武器、重武器等的防護需求，而乙級相較于甲級則是少了防護核武器的防護功能[3]。

住宅小區地下室人防設計主要考慮居民防范空襲災難時人員掩蔽。一般定義為核6級常6級甲類二等人員掩蔽所[4]。本工程為甲類防空地下室工程，工程抗核爆炸地面沖擊波超壓APd=0.05 MPa，本例中抗常規武器等級為6級。室外出入口采取直通式，直通段長度L=10 m，直通出入口梯段的坡度角ξ=35°。第一道防護密閉門門孔尺寸如圖2所示，門框墻的材料采用C45混凝土，主筋采用HRB440級鋼筋；我們把人防口部簡化成三種受力，這幾種受力構件分別為：墻垛、橫梁、立柱三種[5]，本文中按要求計算出門框墻(側墻、上擋板和門檻)的配筋。

1 門框墻右側墻計算

1.1 荷載計算

1)常規武器作用下直接作用在門框墻上的等效靜載。

按GB 50038—2005表4.7.5-1[6]中確定,室外直通出口,L=10 m時，等效靜載qce=240 kN/m2。

2)核武器作用下直接作用在門框墻上的等效靜載按GB 50038—2005表4.8.7[6]中確定,室外直通出口,ξ=35°>30°時，等效靜載qe=200 kN/m2。

3)門扇傳給門框墻的等效靜載。

由于常規武器和核武器對門框墻的計算公式相同，可以選取兩種武器的等效靜載大者作為荷載計算。這里選取常規武器作用下直接作用在門框墻上的等效靜載進行計算。防護密閉門框墻厚度為300 mm。直接作用于門框墻上的等效靜載qe=240 kN/m2。

門洞與門扇的關系[7]如圖3所示：BFM1020-15的門扇寬a=1 000+200=1.2 m；門扇高度b=2 000+200=2.2 m。a/b=0.545查表4.7.5-2[2]γa=0.37，γb=0.44+(0.60-0.545)/0.1×0.03=0.456 5。

沿上下門框單位長度作用力標準值:qia=γaqea=0.37×240×1.2=106.56 kN/m。

沿兩側門框單位長度作用力標準值:qib=γbqea=0.456 5×240×1.2=131.472 kN/m。

1.2 內力及配筋計算

門扇搭接長度=(門扇寬度-門洞尺寸)/2=100 mm。

l1=0.35-0.1×1/3=0.32 m。

l2=0.35-0.1=0.25 m。

h0=300-35=265 mm。

240×0.252/2=49.57 kN·m/m。

V=qib+qel2=131.472+240×0.25=191.472 kN/m。

各部分的結構構件按彈塑性工作階段計算結構內力，以便節約成本，充分發揮結構的潛力，提高整體效率[8]。此處等效靜荷載分項系數γQ=1.0[9]，故設計彎矩為49.57 kN·m/m，設計剪力為161.472 kN/m。

其中查表4.2.3[2]可知γd=1.20[10],則fyd=γdf=1.20×360=432 N/mm2。

2 門框墻上擋墻計算

H/B=1.5/1.6=0.937 5>1/2，故設置加強梁300×300，門扇傳到梁上的荷載為qia=106.560 kN/m。

門框墻上側墻體按照四邊支撐板設計，因長邊與短邊尺寸接近，則傳到梁上荷載接近板面荷載1/2。

即其傳到門框梁上的線荷載q1a=240×1.5×0.5=180 kN/m。

故線荷載近似為qi=qia+q1a=106.560+180=286.560 kN/m。

用1.6 m跨度，兩邊固支，則最大彎矩MA=1/12qil2=1/12×286.560×1.62=61.132 8 kN·m。

V=0.5×286.56×1.6=229.248 kN。

根據4.10.6條及4.10.7條[2]，可得：

3 門框墻下擋墻計算

門框墻下擋墻H=0.5 m，B=1.6 m，H/B=0.312 5<0.5，不用增加加強梁梁上荷載參照圖2 1—1剖面，此處：

l1=0.50-0.1×1/3=0.47 m。

l2=0.50-0.1=0.40 m。

h0=300-35=265 mm。

240×0.402/2=69.283 2 kN·m/m。

V=qia+qel2=106.56+240×0.40=202.56 kN/m。

因為等效靜荷載分項系數γQ=1.0，故設計彎矩為69.283 2 kN·m/m，設計剪力為202.56 kN/m。

其中查表4.2.3[2]可知γd=1.20,則fyd=γdf=1.20×360=432 N/mm2。

4 結語

本文從人防實際工程出發，闡明并示例了門框墻計算過程中參數取值及計算的詳細過程。在這些問題中，有些內容是大家熟悉的，有些是規范、圖集表達不明確的地方，本人通過查找多個規范及參考書籍，最終確定合適的計算方法，并詳細的介紹了非標人防門的計算過程，為實際工程中遇到其他非標人防門的設計，提供了計算、設計依據。