本文針對(duì)人防地下室口部，綜合分析了我院及幾個(gè)人防審圖單位近年來(lái)人防地下室施工圖設(shè)計(jì)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，就擴(kuò)散室以及出入口常見(jiàn)問(wèn)題進(jìn)行分析，并針對(duì)這些問(wèn)題給出解決建議，以利于提高人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
1 出入口
人防地下室的口部包括出入口、通風(fēng)口以及其他孔口( 排煙口、給排水孔口、電氣孔口等) 。其中出入口設(shè)計(jì)是人防工程口部防護(hù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。
1. 1 防倒塌棚架梁箍筋間距問(wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
防倒塌棚架梁箍筋間距統(tǒng)一按照大于等于150mm 考慮;
2) 原理分析。
從防護(hù)角度來(lái)說(shuō)，防倒塌棚架頂板承受兩個(gè)方面的荷載，一部分是由于房屋倒塌產(chǎn)生的垂直等效靜荷載，第二部分是空氣沖擊波產(chǎn)生的水平等效靜荷載。由于要考慮這兩部分荷載的作用，防倒塌棚架梁的構(gòu)造要求應(yīng)該同人防地下室其他部分梁。根據(jù) GB 50038—2005《人民防空地下室設(shè)計(jì)規(guī)范》第4. 11. 10 條，加密區(qū)其箍筋間距不宜大于 h0/4(h0為梁截面有效高度) ，且不宜大于主筋直徑的 5 倍［3］。
同時(shí)京施審專(zhuān)家委房建［2015］結(jié)字第 1 號(hào)文件，防倒塌棚架也要求按照對(duì)應(yīng)抗震等級(jí)的抗震措施設(shè)計(jì)［4］ ，而在 GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》表 6. 3. 3 也有類(lèi)似要求［5］。
3) 設(shè)計(jì)建議。
對(duì)出 入 口 的 防 倒 塌 棚 架 盡 量 采 用 不 小 于400 mm 的梁高，同時(shí)注意鋼筋直徑不小于 20 mm。為配合這些調(diào)整，可以適當(dāng)加大防倒塌棚架的柱距。
1. 2 樓梯式主要出入口四周墻體荷載取值及構(gòu)造要求問(wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
樓梯式主要出入口周?chē)鷫w不考慮人防等效靜荷載和相關(guān)構(gòu)造要求;
2) 原理分析。
隨著城市地下空間需求越來(lái)越高，人防地下室在地下空間中的位置也呈現(xiàn)多樣性，而地下空間使用情況的多樣性造成樓梯周?chē)鷫w情況的多樣性，有時(shí)出現(xiàn)非人防地下室與人防地下室共用樓梯的情況。
對(duì)于與土緊鄰的墻體，由于內(nèi)壓( 空氣沖擊波)與外壓( 土中壓縮波) 的作用時(shí)間、大小均難于用簡(jiǎn)單的方法計(jì)算確定，為安全計(jì)，規(guī)范規(guī)定可不考慮內(nèi)壓作用，按土中壓縮波產(chǎn)生的爆炸動(dòng)荷載計(jì)算［3］。對(duì)于與普通地下室相鄰的墻體，只考慮進(jìn)入主要出入口內(nèi)的空氣沖擊波的作用; 對(duì)于在普通地下室設(shè)有洞口，普通地下室與人防地下室共用樓梯間的情況，雖然空氣沖擊波通過(guò)洞口會(huì)有擴(kuò)散作用，但由于無(wú)相關(guān)試驗(yàn)依據(jù)，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)空氣沖擊波荷載不做折減。
3) 設(shè)計(jì)建議。
樓梯式主要出入樓四周墻體，當(dāng)與土體直接接觸時(shí)，該墻全高按照土中外墻考慮人防等效靜荷載;當(dāng)與普通地下室相鄰，不論是否在該墻開(kāi)有洞口均按照臨空墻確定其等效靜荷載; 相應(yīng)的樓梯式主要出入口周?chē)鷫w均要遵守人防相關(guān)構(gòu)造要求。
1. 3 鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)荷載導(dǎo)算的問(wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
鋼結(jié)構(gòu)防護(hù)密閉門(mén)按照混凝土防護(hù)密閉門(mén)相關(guān)條款考慮門(mén)框墻上作用的等效靜荷載;
2) 原理分析。
防空地下室常用的鋼筋混凝土防護(hù)密閉門(mén)在爆炸動(dòng)荷載作用下，進(jìn)入塑性狀態(tài)工作達(dá)到極限抗力時(shí)，其破壞是沿著“塑性鉸線”發(fā)展的，因此其計(jì)算簡(jiǎn)圖可取四邊簡(jiǎn)支矩形板。而鋼結(jié)構(gòu)人防門(mén)內(nèi)部構(gòu)造是以主要受力方向傳力的梁板體系確定的。因此其大部分荷載傳導(dǎo)到主要受力方向?qū)?yīng)的門(mén)框墻上，而次要受力方向?qū)?yīng)的門(mén)框墻只承受局部梁板傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的等效靜荷載。
1. 4 門(mén)框墻設(shè)計(jì)存在未協(xié)調(diào)平時(shí)與戰(zhàn)時(shí)工況的問(wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
門(mén)框墻的配筋和構(gòu)造只按照戰(zhàn)時(shí)工況考慮。
2) 原理分析。
常規(guī)的門(mén)框墻設(shè)計(jì)，都是把一個(gè)完整的門(mén)框區(qū)分為上、下、左、右四個(gè)擋墻進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)各部分擋墻承受人防等效靜荷載的不同，計(jì)算其配筋。但由于將其定位為人防門(mén)門(mén)框墻，且這些墻體常常只有人防地下室才有，設(shè)計(jì)人員常常忽略其作為普通地下室的受力需求。比如常常忘記左右擋墻從抗震角度應(yīng)該設(shè)置邊緣構(gòu)件，上擋墻從功能上來(lái)說(shuō)同時(shí)是連梁，下?lián)鯄ν瑫r(shí)也是地下室的地梁等等。
3) 設(shè)計(jì)建議。
針對(duì)門(mén)框墻作為人防構(gòu)件的受力、構(gòu)造與抗震構(gòu)件的受力、構(gòu)造不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，建議在設(shè)計(jì)左右擋墻時(shí)，按照門(mén)框墻與邊緣構(gòu)件的范圍、配筋方式、水平筋及豎向筋配筋量進(jìn)行包絡(luò)設(shè)計(jì); 對(duì)于上擋墻與連梁、下?lián)鯄εc地梁也采取同樣的原則。
2 擴(kuò)散室
通風(fēng)口作為人防地下室重要的組成部分，其防護(hù)通常采用阻擋和擴(kuò)散相結(jié)合的做法，即采用以防爆波活門(mén)為主，結(jié)合擴(kuò)散室設(shè)置的消波系統(tǒng)，以削弱沖擊波的壓力。擴(kuò)散室設(shè)計(jì)的合理性及安全性對(duì)通風(fēng)口人防結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起著決定作用。
2. 1 擴(kuò)散室各部分受力情況及荷載取值不合理問(wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
在人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，常常出現(xiàn)如下情況:除擴(kuò)散室與豎井間墻體外其他墻體只按密閉墻設(shè)計(jì);擴(kuò)散室各部分構(gòu)件等效靜荷載未考慮或取值不當(dāng)。
2) 原理分析。
如圖 3 所示，擴(kuò)散室是利用內(nèi)部空間來(lái)削弱進(jìn)入沖擊波能量的房間。當(dāng)沖擊波由斷面較小的入口進(jìn)入斷面較大并有一定體積的擴(kuò)散室時(shí)，高壓氣體迅速擴(kuò)散、膨脹，使其密度下降，壓力降低，從而保證剩余壓力小于后續(xù)設(shè)備允許壓力。
豎井與擴(kuò)散室之間的墻體為擴(kuò)散室前墻，其外側(cè)( 豎井側(cè)) 承受豎井內(nèi)傳來(lái)的臨空墻荷載，其內(nèi)側(cè)( 擴(kuò)散室側(cè)) 承受沖擊波經(jīng)過(guò)懸板活門(mén)進(jìn)入擴(kuò)散室的余壓荷載。擴(kuò)散室與土體接觸的頂板、底板和外墻，內(nèi)側(cè)承受余壓作用，外側(cè)受到土中壓縮波引起的人防等效靜荷載的作用。由于余壓作用下土中結(jié)構(gòu)通常只出現(xiàn)裂縫，不至向內(nèi)側(cè)倒塌，故這些部分構(gòu)件按照只承受土中壓縮波引起的人防等效靜荷載。
2. 2 懸板活門(mén)的選擇不當(dāng)?shù)膯?wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
未考慮擴(kuò)散室余壓的適用條件 ( 針對(duì)不同的門(mén)，不同的擴(kuò)散室大小) ，只要是擴(kuò)散室均按照上述2. 1 節(jié)設(shè)計(jì)建議中等效靜荷載取值。常見(jiàn)情況為建筑在甲類(lèi) 6 級(jí)人防地下室選擇 HK 系列人防門(mén)。
2) 原理分析。
懸板活門(mén)一個(gè)很重要的參數(shù)是活門(mén)關(guān)閉時(shí)間。關(guān)閉時(shí)間是指作用在活門(mén)上的超壓( ΔP t) 與活門(mén)設(shè)計(jì)抗力( ΔP s) 相等時(shí)的關(guān)閉時(shí)間。當(dāng)作用在活門(mén)上的預(yù)定超壓比活門(mén)設(shè)計(jì)抗力大時(shí)，則活門(mén)會(huì)被破壞; 若前者偏小，則活門(mén)關(guān)閉時(shí)間增大，消波率降低。在人防地下室工程中常用的懸板活門(mén)有 HK 系列和 BMH 系列，HK 系列設(shè)計(jì)抗力等級(jí)只有 5 級(jí)的; BMH 系列設(shè)計(jì)抗力等級(jí)有對(duì)應(yīng) 5 級(jí)和 6 級(jí)的。當(dāng)在甲類(lèi) 6 級(jí)人防地下室采用 HK 系列時(shí)，就會(huì)存在門(mén)上預(yù)定的超壓比活門(mén)設(shè)計(jì)抗力小的情況，這時(shí)活門(mén)關(guān)閉時(shí)間變長(zhǎng)，消波率降低，從而導(dǎo)致擴(kuò)散室余壓的提高，如仍然按照 2. 1 節(jié)建議中給出的數(shù)值設(shè)計(jì)擴(kuò)散室就會(huì)存在安全問(wèn)題，并且可能導(dǎo)致與擴(kuò)散室相連的設(shè)備由于超過(guò)允許余壓而破壞。
3) 設(shè)計(jì)建議。
針對(duì)這種情況可能對(duì)防空地下室造成的影響，建議可以在設(shè)計(jì)過(guò)程中與建筑及時(shí)溝通，請(qǐng)其在6 級(jí)人防地下室 ( 風(fēng)量小于 14 500 mm2 時(shí)) 采用BMH 系列適用于 6 級(jí)的懸板活門(mén); 針對(duì)某些地方只能采 用 HK 系 列 懸 板 活 門(mén) 的 情 況，需 根 據(jù) GB50038—2005 第 F.0.3 條［3］調(diào)整擴(kuò)散室尺寸，使其余壓在允許范圍內(nèi)。
2. 3 擴(kuò)散室前墻的防護(hù)厚度不足的問(wèn)題
1) 常見(jiàn)問(wèn)題。
如圖 4 中 擴(kuò) 散 室 前 墻 剖 面 圖 中 b 的 厚 度 為200 mm。
2) 原理分析。
根據(jù) GB 50038—2005 第 4. 11. 3 條采用鋼筋混凝土的人防地下室臨空墻最小厚度為 250 mm。
擴(kuò)散室前墻為豎井與擴(kuò)散室之間的墻體，其承受從豎井傳來(lái)的臨空墻荷載。因此墻體中最薄的部分( 圖中標(biāo)注為 b) 應(yīng)該滿足該條要求。
3) 設(shè)計(jì)建議。
如圖 2 中的擴(kuò)散室前墻剖面圖中 b 的厚度為大于等于 250 mm。
人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與普通地下室有很大不同，不僅體現(xiàn)在其承受的人防荷載是一種突加快卸的瞬時(shí)動(dòng)力荷載，更主要的在于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與建筑、通風(fēng)、防護(hù)等專(zhuān)業(yè)的要求密切相關(guān)。探究結(jié)構(gòu)條文背后的防護(hù)原理，對(duì)于設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)合理安全的人防工程尤為重要。
