谈防护密闭门的门框墙设计计算

李小利 吕 振

(中煤西安设计工程有限责任公司，陕西 西安 710055)

0 引言

防空地下室是具有预定战时防空功能的特殊地下建筑，而口部的结构强度能决定整个工事的防护等级。人防结构主体即为人防的围护机构，也是整个人防结构设计中的最重要部分。建筑人防主体设计必须满足人们战时躲避武器伤害、战后快速恢复建设发展的实际需求[1]。其中口部结构的设计重点往往是防护密闭门门框墙的设计。

防护密闭门门框墙的厚度，根据防早期核辐射的要求，厚度不应小于300 mm，一般采用300 mm～400 mm左右。门框墙的荷载：应考虑直接作用在墙上的水平等效静荷载qce；门扇传来的水平等效静荷载qa和qb；顶板传来的竖向等效静荷载及其他静荷载。平板门的上挡墙一般分两种情况，当上挡墙高度和宽度比H/B<1/2时，可按上端嵌固的悬臂构件计算；当上挡墙高度和宽度比H/B≥1/2时，平板门的上挡墙可在紧挨门洞的上方设置一个横向的加强梁(见图1)，将其看作四边固结的板进行计算。遇到墙面较宽的侧墙不能视作悬臂牛腿时，也可采用增加工程内侧柱的方式，将侧墙转化为四边固结的板计算。

工程中层高2.6 m～3.6 m门框墙配筋可以查图集07FG04钢筋混凝土门框墙[2]，但实际工程中经常遇到层高超过3.6 m的门框墙，此时就需要计算分析。人防工程即人民防空工程，目前我国的人防工程的设计结构主要分为甲乙两种。甲级结构设计是指能满足对核武器、普通武器、重武器等的防护需求，而乙级相较于甲级则是少了防护核武器的防护功能[3]。

住宅小区地下室人防设计主要考虑居民防范空袭灾难时人员掩蔽。一般定义为核6级常6级甲类二等人员掩蔽所[4]。本工程为甲类防空地下室工程，工程抗核爆炸地面冲击波超压APd=0.05 MPa，本例中抗常规武器等级为6级。室外出入口采取直通式，直通段长度L=10 m，直通出入口梯段的坡度角ξ=35°。第一道防护密闭门门孔尺寸如图2所示，门框墙的材料采用C45混凝土，主筋采用HRB440级钢筋；我们把人防口部简化成三种受力，这几种受力构件分别为：墙垛、横梁、立柱三种[5]，本文中按要求计算出门框墙(侧墙、上挡板和门槛)的配筋。

1 门框墙右侧墙计算

1.1 荷载计算

1)常规武器作用下直接作用在门框墙上的等效静载。

按GB 50038—2005表4.7.5-1[6]中确定,室外直通出口,L=10 m时，等效静载qce=240 kN/m2。

2)核武器作用下直接作用在门框墙上的等效静载按GB 50038—2005表4.8.7[6]中确定,室外直通出口,ξ=35°>30°时，等效静载qe=200 kN/m2。

3)门扇传给门框墙的等效静载。

由于常规武器和核武器对门框墙的计算公式相同，可以选取两种武器的等效静载大者作为荷载计算。这里选取常规武器作用下直接作用在门框墙上的等效静载进行计算。防护密闭门框墙厚度为300 mm。直接作用于门框墙上的等效静载qe=240 kN/m2。

门洞与门扇的关系[7]如图3所示：BFM1020-15的门扇宽a=1 000+200=1.2 m；门扇高度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。

沿上下门框单位长度作用力标准值:qia=γaqea=0.37×240×1.2=106.56 kN/m。

沿两侧门框单位长度作用力标准值:qib=γbqea=0.456 5×240×1.2=131.472 kN/m。

1.2 内力及配筋计算

门扇搭接长度=(门扇宽度-门洞尺寸)/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。

各部分的结构构件按弹塑性工作阶段计算结构内力，以便节约成本，充分发挥结构的潜力，提高整体效率[8]。此处等效静荷载分项系数γQ=1.0[9]，故设计弯矩为49.57 kN·m/m，设计剪力为161.472 kN/m。

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

2 门框墙上挡墙计算

H/B=1.5/1.6=0.937 5>1/2，故设置加强梁300×300，门扇传到梁上的荷载为qia=106.560 kN/m。

门框墙上侧墙体按照四边支撑板设计，因长边与短边尺寸接近，则传到梁上荷载接近板面荷载1/2。

即其传到门框梁上的线荷载q1a=240×1.5×0.5=180 kN/m。

故线荷载近似为qi=qia+q1a=106.560+180=286.560 kN/m。

用1.6 m跨度，两边固支，则最大弯矩MA=1/12qil2=1/12×286.560×1.62=61.132 8 kN·m。

V=0.5×286.56×1.6=229.248 kN。

根据4.10.6条及4.10.7条[2]，可得：

3 门框墙下挡墙计算

门框墙下挡墙H=0.5 m，B=1.6 m，H/B=0.312 5<0.5，不用增加加强梁梁上荷载参照图2 1—1剖面，此处：

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。

因为等效静荷载分项系数γQ=1.0，故设计弯矩为69.283 2 kN·m/m，设计剪力为202.56 kN/m。

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

4 结语

本文从人防实际工程出发，阐明并示例了门框墙计算过程中参数取值及计算的详细过程。在这些问题中，有些内容是大家熟悉的，有些是规范、图集表达不明确的地方，本人通过查找多个规范及参考书籍，最终确定合适的计算方法，并详细的介绍了非标人防门的计算过程，为实际工程中遇到其他非标人防门的设计，提供了计算、设计依据。