对于人防大门门槛设计的一些思考

对于人防大门门槛设计的一些思考何东瑞【摘要】人防工程是位于城市中心结合民用建筑修建的各类防空地下等的总称.人防门是人防口部设置的防护设备与设施,起到阻挡炸弹冲击波、毒剂和放射性物质等从孔口进入人防工程内部，或限制泄露进入人防工程内部的冲击波压力小于人员或设备的允许值.本文主要讨论人防双扇钢制大门门槛结构的设计注意事项.人防大门安装于门框墙上，其受力的结构构件有两侧的暗柱，上挡墙,以及门槛地梁，本文就门槛地梁在设计计算过程中需注意的要点进行整理，以及对各工况门槛梁的受力情况进行分析，并对地梁在实际工程中的不同情况的设计进行探究.【期刊名称】《建材与装饰》【年(卷)，期】2018(000)030【总页数】2页(P88-89)【关键词】人防工程;人防大门;门槛地梁;地梁设计【作者】何东瑞【作者单位】广东中人设计有限公司广东广州510000【正文语种】中文【中图分类】TU9271引言对于人防大门门槛，是人防工程设计中重要的且常遇到的结构构件。人防大门通常采用钢制双扇门，其在受到冲击波荷载作用时荷载传递方式是由门扇中的肋梁将作用在门扇上的荷载传递到门框墙上，钢结构双扇门近似于单向受力。在设计过程中设计人员常常只验算了门槛在受到战时冲击波作用下的门槛水平方向的受力，并未就门槛地梁竖直方向上（向下、向上）受到的荷载分开进行验算后取包络值。所以，要注意对门槛梁各工况下的设计工作引起足够的重视。2人防门概述2.1人防的种类结建式人防地下室人防门的防护种类通常有防护密闭门、密闭门、活门以及消波系统等。根据《人民防空工程防护设备选用图集》可知，常用的人防门种类共有36种。单扇人防门用于人防出入口出处，人防的出入口都是结合人防设备房间设计，房间的墙体都为钢筋混凝土，因此单扇人防门在此处的结构设计计算的跨度较小，人防门的重量也较小，通常这些位置的门框墙设计计算较容易保证，故不作论述。钢结构双扇防护密闭门通常设置于车道出入口处，和地下室行车道处；连通口双向受力双扇防护密闭门常设置于两个人防单元相连的人防区行车道处。本文就这两种类型的人防门槛设计计算展开探究，因连通口双向受力双扇防护密闭门和钢结构双扇防护密闭门在受力种类上相同，只是量值上的不同，所以选取常用的钢结构双扇防护密闭门（GSFM6025（6））作为本文的设计举例，其门洞宽6000mm，门高2500mm，门厚156mm，总质量为5794kg，则单扇门重2897kg。2.2人防大门在地下室的位置人防大门在地下室内的位置常有以下几种情况：①两侧有框柱；②一侧有框柱，一侧位于底板中间；③两侧无框柱，位于底板的中间，如图1所示。图13人防大门门槛的受力分析3.1门框墙的受力分析钢结构双扇防护密闭门其在受到冲击波荷载作用时荷载传递方式是由门扇中的肋梁将作用在门扇上的荷载传递到门框墙上，钢结构双扇门近似于单向受力。因此钢制双扇门荷载按单向受力形式传递到上、下门框墙。门框墙在受到水平方向冲击波做用时上方通常设置暗梁，由暗梁将门扇传过来的等效荷载、暗梁自身受到的等效荷载和暗梁上方临空墙传来的等效荷载传递到门框墙两侧的暗柱上，门框墙的下方是由人防门门槛抵抗由人防门传来的水平方向上的等效荷载及其自身受到的等效荷载;竖直方向上，钢制人防门通过铰页将人防门的重量传递给门槛地梁。3.2底板结构形式分析门槛梁的受力情况常常和底板的结构形式息息相关，沿海地区因地下水位通常高于基础底板，所以常采用箱基、筏基、条基和独立柱基加防水底板结构形式。因为箱基和筏基变形能力差，难平衡高层建筑和纯地下室的沉降差，在工程实践中运用的较少，而独立柱基加防水底板能较好的减少差异沉降，并且具有传力明确，构造简单，经济适用的优点，因此这种结构在工程建设中广泛使用。本文就以这种底板结构形式作为研究对象，研究其在人防工程的运用对门槛地梁的影响。在独基加防水板基础中，其结构设计思想是，在防水板下设置软垫层的结构构造措施，保证防水板只用来抵抗水浮力，不承担或承担最少量的地基反力，地基反力由独立柱基全部承担。3.3门槛梁的受力分析门槛地梁在平时工况下，受到的向下荷载有：门框墙两侧暗柱传递到，地梁的门扇的重量和暗柱自身的重量和顶板传来的力以及底板和面层的自重等；向上的荷载只有底板传来的水压力。战时工况下，受到的向下荷载有：门框墙两侧暗柱传递门扇的重量和暗柱自身的重量和顶板战时工况传来的力到门槛梁上；向上的荷载有：底板传来的水压力、底板的人防等效荷载等。4人防大门门槛的设计4.1设计现状目前结建式人防地下设计通常由两家设计单位共同完成，地面设计院完成竖向结构构件、桩基承台和底板结构，人防设计院完成人防侧墙、顶板和门框墙等的人防构件设计。往往地面设计院设计师在进行底板结构设计时，不考虑人防墙体人防门框墙在底板设计时的影响，设计建模时未将人防构件画到模型中进行整体分析计算，存在这样的情况有可能是，对门框墙门槛受力分析不足，人防结构设计专业性较强，且市面上少有相关人防结构设计经验和资料，所以这部分设计缺失了。而从结构概念上来说，不管是人防或是非人防结构，其都符合结构中力的平衡、变形的协调以及由此产生的构件内力都是通过构件自身的线刚度以及连接构件之间的相对刚度的大小来体现，而人防构件都为钢筋混凝土结构，在底板建模计算中不予以考虑，从概念上来是说不过去的。而人防设计院在对人防大门门槛设计时仅就门槛受到的水平方向上的等效静载进行验算，未对门槛梁的综合受力情况进行分析设计并取包络值。设计截面为突出底板结构面高度加底板厚度，通常截面尺寸仅有600mmx450mm,上下各配625通长钢筋，导致人防工程的重要构件设计存在较大的安全隐患。4.2整体建模及计算结果分析根据3.3条的门槛地梁的受力情况，在PKPM中分别建立平时向下荷载模型、战时向下荷载模型、平时向上荷载模型和战时向上荷载模型计算，柱跨按8400mmx8400mm考虑，顶板覆土按1m考虑，设防水位按低于地坪面0.5考虑，地下室层高按3.8m，顶、底板按300mm厚考虑，地库内建筑面层按100mm考虑，如图2所示。根据2.2条人防大门所在位置的不同，门槛梁的结构布置有所不同，但不同的结构布置目的都只有一个，门槛梁的应将荷载以最短路径传递给框柱承台，再由承台传给桩基。此处门槛梁应设计成转换梁，将上部暗柱的荷载和底板的荷载传递给基础承台，转换梁梁高取柱跨的1/8，则截面取600mmx1100mm。图2整体建模参数示意图对以上设计原则和设计参数在PKPM中整体建模计算，通过对整体计算结果分析可知，平时和战时向下荷载模型按600mmx450mm门槛梁设计配筋是能满足设计要求的，因为顶板和荷载由板传给框梁，再由框梁传给框柱，最后由框柱传给基础了，人防大门两侧的暗柱仅传递人防大门的重量和其自身重量给门槛梁。对平时和战时向上荷载的计算结果分析可知，模型中门槛梁按梁截面600mmx1100mm设计计算，平时荷载作用下两端有框柱的情况，梁面钢筋需配通长筋1025，梁底两侧支座钢筋需配1025；位于板跨中间的情况，梁面钢筋需配通长筋725，梁底两侧支座钢筋需配625；—侧有框柱一侧位于板跨中间的情况，梁面钢筋需配通长筋725，梁底框柱侧支座钢筋需配1025，通长筋需配425；战时荷载作用下两端有框柱的情况，梁面钢筋需配通长筋1125，梁底两侧支座钢筋需配1125；位于板跨中间的情况，梁面钢筋需配通长筋625，梁底两侧支座钢筋需配625；一侧有框柱一侧位于板跨中间的情况，梁面钢筋需配通长筋725,梁底框柱侧支座钢筋需配1125，通长筋需配625。由上知按600mmx450mm的截面设计门槛梁，不能满足设计需求。4.3设计改进建议在设计人防大门门槛时应与人防上挡梁设计方法相同，采用整体建模计算。可复制一份顶板模型，底板按倒楼盖设计，将荷载替换成底板相关荷载，门槛梁计算结果在配筋时应该倒过来配钢筋。人防设计院在底板设计未考虑门槛梁的作用时，应在绘制大门门框墙时将门槛梁也一并绘出，并注意梁钢筋应与承台框柱钢筋连接。5人防大门门槛的施工措施在工地施工过程中门槛与门槛的门框角钢往往不能同时浇筑，通常是底板先浇筑，门槛处留出钢筋，等人防墙体浇筑时再与墙体一起浇筑，这样的施工步骤常常出现，门槛钢筋预留不足，门槛梁与门槛副梁间距过大，不能很好的起到对钢门框的固定和锚固作用，因此建议土建施工单位和人防的设备安装单位应该统筹施工步骤，保证门槛与底板整体浇筑，以确保门槛梁的浇筑质量，实现门槛梁的设计思想。6结束语防空地下室是战时城市在遭受空袭时保护人民生命、财产，保护工业经济资源的一种特殊工程，人防大门是抵抗冲击波破坏的重要防护设备，为保证其战时能发挥预定的防护性能，大门四周的门