朱月

摘 要：隨著全球經(jīng)濟(jì)的不斷迅猛發(fā)展，人們對(duì)生活環(huán)境也有了越來越高的要求，對(duì)于建筑的舒適性和安全性要求也在提高。在我國的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，擁有具體性能的設(shè)計(jì)方案已經(jīng)被廣泛采用，如抗震、防火等功能，但建筑的結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)還沒有被運(yùn)用到建筑工程設(shè)計(jì)當(dāng)中。本文以性能設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，結(jié)合國內(nèi)外建筑抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，從客觀角度出發(fā)對(duì)建筑抗爆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了合理建議。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu) 抗爆標(biāo)準(zhǔn) 抗爆設(shè)計(jì) 抗爆設(shè)計(jì)原則

中圖分類號(hào)：TU35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）06（c）-0086-02

建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)與爆炸荷載、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、建筑布局等多方面的因素息息相關(guān)。當(dāng)前全球恐怖主義活動(dòng)十分猖獗，自從美國的911事件發(fā)生以來，人們對(duì)于建筑抗爆能力的關(guān)注目光逐漸從軍事建筑轉(zhuǎn)向了民用和工業(yè)建筑，為滿足基本安全需求，建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)也必須引入到民用和工業(yè)建筑當(dāng)中。爆炸對(duì)建筑主要影響包括了局部的變形和破壞、門窗以及屋頂?shù)戎攸c(diǎn)結(jié)構(gòu)的破壞甚至?xí)?dǎo)致建筑物的整體崩塌，同時(shí)民用建筑具有人員活動(dòng)密集的特點(diǎn)，一旦發(fā)生爆炸會(huì)導(dǎo)致巨大生命財(cái)產(chǎn)損失。因此科研人員已經(jīng)逐漸重視起建筑結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)計(jì)，并做了大量的研究?，F(xiàn)已針對(duì)軍事建筑、民用建筑、工業(yè)建筑等制定了不同抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用并針對(duì)各自特殊抗爆需求的建筑進(jìn)行了不同程度的保護(hù)。

1 建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)研究背景

和平發(fā)展一直是人類文明歷史進(jìn)程的主題。但是當(dāng)前國際形勢(shì)中的恐怖主義和強(qiáng)權(quán)政治以及經(jīng)濟(jì)不平衡發(fā)展造成的沖突和矛盾還普遍存在，人類依然處在恐怖主義和戰(zhàn)爭的陰影之下。1982年8月2日，意大利的博洛尼亞火車站發(fā)生了炸彈襲擊事件，73人死亡將近300人受傷。2001年9月11日，美國紐約遭受了恐怖襲擊，世貿(mào)中心兩棟400多米的大樓倒塌，造成將近3000人死亡，經(jīng)濟(jì)損失更是難以計(jì)算。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅1993到1997四年的時(shí)間美國就發(fā)生了8000多起爆炸，共有300多人死亡3000多人受傷，經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)60億美元。我國國內(nèi)形勢(shì)相對(duì)穩(wěn)定，但也有一些工業(yè)和民用建筑的爆炸事件，2015年10月2日遼寧丹東市一所居民樓發(fā)生燃?xì)獗?，事故造?人死亡5人受傷。2015年8月12日天津港的瑞海公司危險(xiǎn)品倉庫爆炸，造成165人遇難798人受傷8人失蹤，直接經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)68.6億元。在這樣的背景下，我們十分有必要針對(duì)減輕爆炸對(duì)建筑物的傷害，保護(hù)人類生命財(cái)產(chǎn)安全做出詳細(xì)的研究和探討。

2 建筑結(jié)構(gòu)抗爆標(biāo)準(zhǔn)

2.1 國外建筑抗爆標(biāo)準(zhǔn)

國外對(duì)建筑抗爆設(shè)計(jì)的開展比較早，本文以美國為例，不僅總結(jié)爆炸事故的經(jīng)驗(yàn)還對(duì)建筑物抗爆做了大量的實(shí)驗(yàn)并分析了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的研究，美國相關(guān)組織制定了不同標(biāo)準(zhǔn)，歐洲、阿拉伯地區(qū)等都采用了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)主要包括結(jié)構(gòu)抗爆標(biāo)準(zhǔn)如爆炸荷載、常規(guī)武器爆炸、核爆炸、建筑抗爆薄弱部位、連續(xù)倒塌等，另外還有非結(jié)構(gòu)抗爆和石油化工類的抗爆標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 國內(nèi)建筑抗爆標(biāo)準(zhǔn)

2.2.1 軍用建筑結(jié)構(gòu)抗爆

軍用建筑抗爆標(biāo)準(zhǔn)可以說是我國的最高標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)具體需求和武器標(biāo)準(zhǔn)來制定。我國陸軍也分別制定了抗核武器和常規(guī)武器的抗爆標(biāo)準(zhǔn)，并且對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的不足之處做了幾次修訂，規(guī)定了工程抗爆設(shè)計(jì)的基本原則和方法。空軍也頒布了針對(duì)空中襲擊的《人民防控工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，海軍、二炮等也針對(duì)性的頒布了抗爆標(biāo)準(zhǔn)。

2.2.2 民用建筑結(jié)構(gòu)抗爆

目前我國還沒有關(guān)于民用建筑的抗爆標(biāo)準(zhǔn)，同濟(jì)大學(xué)副院長李國強(qiáng)及其團(tuán)隊(duì)直到2013年經(jīng)由中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)批準(zhǔn)編制《民用建筑防爆技術(shù)規(guī)范》。該項(xiàng)規(guī)范編制的成功將大大彌補(bǔ)我國的建筑抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)空白，為民用建筑的抗爆設(shè)計(jì)提供參考。

2.2.3 工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)抗爆

這里主要指石油化工行業(yè)，國家經(jīng)貿(mào)委于2003年下達(dá)了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目計(jì)劃通知，即國經(jīng)貿(mào)廳行業(yè)[2003]22號(hào)，由中國石化洛陽石油化工公司編制《石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范》，目前石油化工行業(yè)抗爆標(biāo)準(zhǔn)都在該規(guī)范下實(shí)施，規(guī)范于2009年由工信部發(fā)布，改建或者擴(kuò)建石油化工建筑的抗爆設(shè)計(jì)可依據(jù)此規(guī)范。

3 建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)

3.1 民用建筑抗爆設(shè)計(jì)

根據(jù)美國對(duì)以往爆炸事故的總結(jié)和分析，并在大量實(shí)驗(yàn)之后得出民用建筑抗爆設(shè)計(jì)方案可以按如下的步驟進(jìn)行。

分析民用建筑物遭受恐怖襲擊的概率，如被襲擊概率非常低可以適當(dāng)考慮降低民用建筑防爆等級(jí)和強(qiáng)度。如果遭受襲擊的概率偏高首先要確定遭受炸彈襲擊的炸彈量和爆炸時(shí)空氣沖擊的強(qiáng)度，此外要考慮內(nèi)部爆炸的可能性，如天然氣泄露等。確認(rèn)了爆炸方式及強(qiáng)度之后就要選擇適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)體系進(jìn)行建筑來抵擋爆炸帶來的沖擊，在選擇了適當(dāng)結(jié)構(gòu)體系之后要對(duì)具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗爆實(shí)驗(yàn)，分析結(jié)果是否能有效抵御爆炸。民用建筑的門窗應(yīng)采用防爆玻璃來防止爆炸產(chǎn)生的碎片對(duì)人造成再一次的傷害，對(duì)防爆門和建筑物總體也要進(jìn)行抗爆能力分析。

3.2 工業(yè)建筑抗爆設(shè)計(jì)

石油化工行業(yè)的環(huán)境比較特殊，需根據(jù)其內(nèi)部也會(huì)發(fā)生爆炸的特殊性來進(jìn)行建筑設(shè)計(jì)。建筑抗爆等級(jí)的判定要根據(jù)不同企業(yè)實(shí)際情況來進(jìn)行，根據(jù)企業(yè)內(nèi)部可能發(fā)生的爆炸量級(jí)和外部襲擊的爆炸量級(jí)來設(shè)計(jì)防沖擊建筑。通過分析建筑結(jié)構(gòu)在爆炸荷載下的極限承受能力確定抗爆強(qiáng)度，根據(jù)具體企業(yè)自身特性和抗爆能力極限來選擇合適的建筑材料以及結(jié)構(gòu)體系，經(jīng)過結(jié)構(gòu)分析、部件選擇、內(nèi)外部抗爆需求來最終確定詳細(xì)的設(shè)計(jì)圖紙。

3.3 軍用建筑抗爆設(shè)計(jì)

與民用和工業(yè)建筑抗爆標(biāo)準(zhǔn)不同，軍用建筑抗爆有比較明確的位置和方向，若想對(duì)軍事目標(biāo)造成一定打擊就必須要有相當(dāng)?shù)谋ó?dāng)量，所以軍事建筑的抗爆在設(shè)計(jì)時(shí)盡量加大抗爆性能，建筑整體都要有很強(qiáng)的對(duì)抗爆炸沖擊波的能力。不同軍種、不同軍用設(shè)施也應(yīng)當(dāng)根據(jù)爆炸會(huì)導(dǎo)致的損害具體實(shí)施建筑計(jì)劃。

4 抗爆設(shè)計(jì)原則

4.1 根據(jù)建筑功能分區(qū)

首先要確認(rèn)建筑物內(nèi)爆炸發(fā)生率最高的位置，判斷出爆炸對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成的損傷是整體性的還是局部性的。如果是整體損傷，為了防止建筑物整體不受爆炸的傷害，在進(jìn)行建筑時(shí)應(yīng)根據(jù)不同建筑物自身特點(diǎn)，分析建筑構(gòu)件在爆炸荷載下的反應(yīng)，設(shè)計(jì)出一套有效的爆炸沖擊緩沖體系，以免建筑物在爆炸中整體受損，造成整個(gè)建筑物的連續(xù)坍塌。

4.2 平衡建筑結(jié)構(gòu)

分析爆炸對(duì)建筑物的局部損傷位置，并對(duì)可能造成損傷的建筑構(gòu)件進(jìn)行加固，特別是建筑中的承重部位，防止其在爆炸中失去建筑物的承載能力影響建筑整體的穩(wěn)定性導(dǎo)致連續(xù)坍塌。做好建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)的平衡不僅可以有效疏導(dǎo)爆炸產(chǎn)生的能量，還可以避免損壞的建筑結(jié)構(gòu)對(duì)人造成傷害。

4.3 建筑做好防火

建筑物要做好防火工作，內(nèi)部抗爆設(shè)計(jì)要保證在爆炸中產(chǎn)生的煙和有毒氣體可以順利排出，逃生出口、疏散通道等要保證不在爆炸中受損而影響人員逃生。

5 結(jié)語

在恐怖主義越發(fā)猖獗的今天，無論是民用建筑還是工業(yè)建筑都應(yīng)積極加強(qiáng)抗爆能力，不管在世界上的任何一個(gè)位置都應(yīng)樹立積極的防爆觀念。設(shè)計(jì)師們?cè)谠絹碓街匾暯ㄖ贡芰Φ那疤嵯拢侠碓O(shè)計(jì)出可以有效抵御爆炸沖擊力的建筑是最重要的一點(diǎn)，同時(shí)針對(duì)民用以及工業(yè)建筑內(nèi)部可能產(chǎn)生的爆炸事故也要有一定的防范措施。

參考文獻(xiàn)

[1] 于潤清，方秦，陳力，等.建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件基于性能的抗爆設(shè)計(jì)方法[J].工程力學(xué)，2016，12（11）：75-83.

[2] 任其武.重要建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)安全規(guī)劃與荷載模型[D].天津大學(xué)，2014.

[3] 張宇，李國強(qiáng).國外建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀[J].工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化，2014，10（1）：48-51.