本文針對人防地下室口部，綜合分析了我院及北京市幾個人防審圖單位近年來人防地下室施工圖設(shè)計中發(fā)現(xiàn)的問題，就擴散室以及出入口常見問題進行分析，并針對這些問題給出解決建議，以利于提高人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計的質(zhì)量。
1 出入口
人防地下室的口部包括出入口、通風口以及其他孔口( 排煙口、給排水孔口、電氣孔口等) 。其中出入口設(shè)計是人防工程口部防護和結(jié)構(gòu)設(shè)計中的重要內(nèi)容。
1. 1 防倒塌棚架梁箍筋間距問題
1) 常見問題。
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。
從防護角度來說，防倒塌棚架頂板承受兩個方面的荷載，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］。
同時京施審專家委房建［2015］結(jié)字第 1 號文件，防倒塌棚架也要求按照對應(yīng)抗震等級的抗震措施設(shè)計［4］ ，而在 GB 50011—2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》表 6. 3. 3 也有類似要求［5］。
3) 設(shè)計建議。
對出 入 口 的 防 倒 塌 棚 架 盡 量 采 用 不 小 于400 mm 的梁高，同時注意鋼筋直徑不小于 20 mm。為配合這些調(diào)整，可以適當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)造要求問題
1) 常見問題。
樓梯式主要出入口周圍墻體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圍墻體情況的多樣性，有時出現(xiàn)非人防地下室與人防地下室共用樓梯的情況。
對于與土緊鄰的墻體，由于內(nèi)壓( 空氣沖擊波)與外壓( 土中壓縮波) 的作用時間、大小均難于用簡單的方法計算確定，為安全計，規(guī)范規(guī)定可不考慮內(nèi)
壓作用，按 土 中 壓 縮 波 波 產(chǎn) 生 的 爆 炸 動 荷 載 計算［3］。對于與普通地下室相鄰的墻體，只考慮進入主要出入口內(nèi)的空氣沖擊波的作用; 對于在普通地下室設(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洞口會有擴散作用，但由于無相關(guān)試驗依據(jù)，在實際設(shè)計過程中對空氣沖擊波荷載不做折減。
3) 設(shè)計建議。
樓梯式主要出入樓四周墻體，當與土體直接接觸時，該墻全高按照土中外墻考慮人防等效靜荷載;當與普通地下室相鄰，不論是否在該墻開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圍墻體均要遵守人防相關(guān)構(gòu)造要求。
1. 3 鋼結(jié)構(gòu)防護密閉門荷載導算的問題
1) 常見問題。
鋼結(jié)構(gòu)防護密閉門按照混凝土防護密閉門相關(guān)條款考慮門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密閉門在爆炸動荷載作用下，進入塑性狀態(tài)工作達到極限抗力時，其破壞是沿著“塑性鉸線”發(fā)展的，因此其計算簡圖可取四邊簡支矩形板。而鋼結(jié)構(gòu)人防門內(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到主要受力方向?qū)?yīng)的門框墻上，而次要受力方向?qū)?yīng)的門框墻只承受局部梁板傳導過來的等效靜荷載。
1. 4 門框墻設(shè)計存在未協(xié)調(diào)平時與戰(zhàn)時工況的問題
1) 常見問題。
門框墻的配筋和構(gòu)造只按照戰(zhàn)時工況考慮。
2) 原理分析。
常規(guī)的門框墻設(shè)計，都是把一個完整的門框區(qū)分為上、下、左、右四個擋墻進行設(shè)計。根據(jù)各部分擋墻承受人防等效靜荷載的不同，計算其配筋。但由于將其定位為人防門門框墻，且這些墻體常常只有人防地下室才有，設(shè)計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，上擋墻從功能上來說同時是連梁，下?lián)鯄ν瑫r也是地下室的地梁等等。
3) 設(shè)計建議。
針對門框墻作為人防構(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)的問題，建議在設(shè)計左右擋墻時，按照門框墻與邊緣構(gòu)件的范圍、配筋方式、水平筋及豎向筋配筋量進行包絡(luò)設(shè)計; 對于上擋墻與連梁、下?lián)鯄εc地梁也采取同樣的原則。
2 擴散室
通風口作為人防地下室重要的組成部分，其防護通常采用阻擋和擴散相結(jié)合的做法，即采用以防爆波活門為主，結(jié)合擴散室設(shè)置的消波系統(tǒng)，以削弱沖擊波的壓力。擴散室設(shè)計的合理性及安全性對通風口人防結(jié)構(gòu)設(shè)計起著決定作用。
2. 1 擴散室各部分受力情況及荷載取值不合理問題
1) 常見問題。
在人防地下室結(jié)構(gòu)設(shè)計中，常常出現(xiàn)如下情況:除擴散室與豎井間墻體外其他墻體只按密閉墻設(shè)計;擴散室各部分構(gòu)件等效靜荷載未考慮或取值不當。
2) 原理分析。
如圖 3 所示，擴散室是利用內(nèi)部空間來削弱進入沖擊波能量的房間。當沖擊波由斷面較小的入口進入斷面較大并有一定體積的擴散室時，高壓氣體迅速擴散、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。
豎井與擴散室之間的墻體為擴散室前墻，其外側(cè)( 豎井側(cè)) 承受豎井內(nèi)傳來的臨空墻荷載，其內(nèi)側(cè)( 擴散室側(cè)) 承受沖擊波經(jīng)過懸板活門進入擴散室的余壓荷載。擴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 懸板活門的選擇不當?shù)膯栴}
1) 常見問題。
未考慮擴散室余壓的適用條件 ( 針對不同的門，不同的擴散室大小) ，只要是擴散室均按照上述2. 1 節(jié)設(shè)計建議中等效靜荷載取值。常見情況為建筑在甲類 6 級人防地下室選擇 HK 系列人防門。
2) 原理分析。
懸板活門一個很重要的參數(shù)是活門關(guān)閉時間。關(guān)閉時間是指作用在活門上的超壓( ΔP t) 與活門設(shè)計抗力( ΔP s) 相等時的關(guān)閉時間。當作用在活門上的預定超壓比活門設(shè)計抗力大時，則活門會被破壞; 若前者偏小，則活門關(guān)閉時間增大，消波率降低。在人防地下室工程中常用的懸板活門有 HK 系列和 BMH 系列，HK 系列設(shè)計抗力等級只有 5 級的; BMH 系列設(shè)計抗力等級有對應(yīng) 5 級和 6 級的。當在甲類 6 級人防地下室采用 HK 系列時，就會存在門上預定的超壓比活門設(shè)計抗力小的情況，這時活門關(guān)閉時間變長，消波率降低，從而導致擴散室余壓的提高，如仍然按照 2. 1 節(jié)建議中給出的數(shù)值設(shè)計擴散室就會存在安全問題，并且可能導致與擴散室相連的設(shè)備由于超過允許余壓而破壞。
3) 設(shè)計建議。
針對這種情況可能對防空地下室造成的影響，建議可以在設(shè)計過程中與建筑及時溝通，請其在6 級人防地下室 ( 風量小于 14 500 mm2 時) 采用BMH 系列適用于 6 級的懸板活門; 針對某些地方只能采 用 HK 系 列 懸 板 活 門 的 情 況，需 根 據(jù) GB50038—2005 第 F.0.3 條［3］調(diào)整擴散室尺寸，使其余壓在允許范圍內(nèi)。
2. 3 擴散室前墻的防護厚度不足的問題
1) 常見問題。
如圖 4 中 擴 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。
擴散室前墻為豎井與擴散室之間的墻體，其承受從豎井傳來的臨空墻荷載。因此墻體中最薄的部分( 圖中標注為 b) 應(yīng)該滿足該條要求。
3) 設(shè)計建議。
如圖 2 中的擴散室前墻剖面圖中 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動力荷載，更主要的在于結(jié)構(gòu)設(shè)計與建筑、通風、防護等專業(yè)的要求密切相關(guān)。探究結(jié)構(gòu)條文背后的防護原理，對于設(shè)計出經(jīng)濟合理安全的人防工程尤為重要。
