芻議中小學(xué)教學(xué)樓的安全設(shè)計(jì)

李國(guó)忠

身份證號(hào)：430522198306150055

摘要：教學(xué)樓的安全設(shè)計(jì)是建筑設(shè)計(jì)較為特殊的部分。中小學(xué)教學(xué)樓的設(shè)計(jì)，更要滿足孩子的身心發(fā)展要求，也要滿足學(xué)生們的安全問題，因此，中小學(xué)的教學(xué)樓設(shè)計(jì)要本著以人為本的設(shè)計(jì)理念，同時(shí)為學(xué)生營(yíng)造一個(gè)安全良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。文章針對(duì)當(dāng)前中小學(xué)教學(xué)樓的在安全方面設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討。

關(guān)鍵詞：中小學(xué)教學(xué)樓；疏散；設(shè)計(jì)；安全

一、當(dāng)前中小學(xué)教學(xué)樓安全面臨的問題現(xiàn)狀

中小學(xué)的教學(xué)樓是一個(gè)人員集中的公共場(chǎng)所。在這種專用教學(xué)空間中，學(xué)生人流密度較大，如果動(dòng)線分區(qū)功能不合理，若發(fā)生火災(zāi)、地震，就容易造成嚴(yán)重的人員傷亡。所以有必要對(duì)教學(xué)使用空間的人流密度、建筑構(gòu)件的尺寸和疏散人群的速度進(jìn)行調(diào)查研究，制配出合理的動(dòng)線功能分區(qū)。

二、安全尺寸問題的提出

如何解決在一定的時(shí)間范圍內(nèi)人群達(dá)到最大峰值時(shí)的疏散問題是關(guān)鍵。中小學(xué)學(xué)校建筑應(yīng)當(dāng)優(yōu)先遵循中小學(xué)學(xué)生的人體工程學(xué)尺寸來建設(shè)，因此文章的關(guān)注點(diǎn)應(yīng)當(dāng)放在尺寸問題上。

1.身體尺寸分析

從國(guó)家人類工程學(xué)研究中心制成的尺寸數(shù)據(jù)庫得出，中小學(xué)生的身高、臂長(zhǎng)等尺寸與成人尺寸完全不同。并且，就算是同齡的學(xué)生，尺寸還是有浮動(dòng)的。

2.樓梯尺寸解析

樓梯事故一般來講分兩種，一種是墜落，結(jié)合樓梯的結(jié)構(gòu)就是樓梯的欄桿被推倒。另一種是滾落樓梯，引發(fā)的原因是不小心的絆倒、踩空、跌倒等。綜上歸納的樓梯事故基本上都是在下樓梯的時(shí)候發(fā)生的，著眼于下樓梯的動(dòng)作，我們可以得出從人眼對(duì)樓梯下部的可視度、下樓梯時(shí)的內(nèi)邊死角，到鞋的必要接觸地面的長(zhǎng)度等因素決定了樓梯的尺寸。

三、教學(xué)樓安全問題解決對(duì)策

首先為了防止踩空，鞋長(zhǎng)（或者足長(zhǎng)）的80%必須為踏面尺寸。若考慮到踏面內(nèi)邊的死角，踏面尺寸還應(yīng)該在此基礎(chǔ)上有所增加。其次人們視角的可視度有一定的范圍限制。對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行心理分析的話，我們會(huì)發(fā)覺，7歲到17歲的學(xué)生心理活動(dòng)起伏比較大，在課堂45分鐘的授課后，學(xué)生對(duì)于肢體活動(dòng)的渴望更加強(qiáng)烈，也由此學(xué)生在下課期間的奔跑活動(dòng)會(huì)比較多，對(duì)于視角可觸及的部位并不會(huì)多加注意，所以會(huì)引發(fā)一部分的肢體碰撞行為。再者，建筑物臺(tái)階坡陡的話，那么腳尖容易絆在臺(tái)階上從而引發(fā)事故。因此，一般建筑物的臺(tái)階坡度為30～35度。也就是說，踏步上下兩級(jí)所形成的平面角度應(yīng)當(dāng)不超過10 度。那么，為了減少臺(tái)階事故的發(fā)生，有必要充分考慮以下幾個(gè)方面：臺(tái)階類型、坡度、臺(tái)階的高度、臺(tái)階表面的平整度、臺(tái)階扶手的設(shè)置等。

首先，我們來了解下臺(tái)階的踏面尺寸。上下樓梯時(shí)所需要的代謝量試驗(yàn)的結(jié)果顯示，超出踏面尺寸T=29cm、階高R=17cm 的范圍時(shí)，人體活動(dòng)時(shí)對(duì)身體的負(fù)擔(dān)就不斷加重。另一方面，針對(duì)在上下樓梯時(shí)所感到的“行走困難度”的官能檢查中所得到的結(jié)果表明，超出踏面尺寸T=30cm、階高R=15.5cm 的范圍時(shí)，行走困難度也隨之增加。因此，如果超過正常的組合值，上下樓梯對(duì)身體負(fù)擔(dān)和行走困難度都有增加的傾向。由此分析，結(jié)合中小學(xué)生的身體尺寸，小學(xué)生教學(xué)樓的踏步尺寸應(yīng)當(dāng)在26cm、階高在15cm 比較合適。中學(xué)生教學(xué)樓的踏步尺寸應(yīng)當(dāng)在28cm、階高在16cm 比較合適。除了踏步的尺寸對(duì)于學(xué)生日常行走行為有關(guān)聯(lián)外，扶手的設(shè)置也有著不可小覷的作用。為了避免人倚靠在欄桿時(shí)身體越過欄桿的上段，欄桿的高度應(yīng)當(dāng)高于110cm。對(duì)于像欄桿的寬度等問題，我們了解到粗大的金屬絲網(wǎng)或者格棱形狀的欄桿不適于放置在學(xué)校的公共場(chǎng)所，這樣的設(shè)計(jì)便于學(xué)生攀爬。那么欄桿之間的縫隙間距也應(yīng)當(dāng)在11cm 以下。再者，欄桿倒塌跌倒擠壓?jiǎn)栴}的產(chǎn)生，跟欄桿的強(qiáng)度有著密不可分的關(guān)聯(lián)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)欄桿的時(shí)候，必須考慮其能否充分地承受人所使出的力量。一般來講，達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)是每1m的寬度可承受的力為300kg。

補(bǔ)充說明一點(diǎn)，學(xué)生在擁擠偶發(fā)事件的狀態(tài)下，按照人的本能驅(qū)使，會(huì)胡亂地抓住身邊的支撐物來穩(wěn)定自己的身形。那么對(duì)于樓梯來講，扶手是第一選擇。就抓握的手的尺寸大小來講，中小學(xué)學(xué)生的尺寸與成人的尺寸不同。因此在滿足欄桿高度與強(qiáng)度的同時(shí)，扶手的直徑尺寸應(yīng)該也在考慮范圍之內(nèi)。樓梯扶手設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮抓握的三種不同扶手類型的尺寸依據(jù)，這也是對(duì)事故安全問題的一個(gè)細(xì)點(diǎn)支持。另外，步行的節(jié)奏被打亂也是引發(fā)跌倒事件的導(dǎo)火索。在樓梯步行時(shí)，由于必須使步幅符合踏面尺寸，所以在樓梯的入口處就有必要調(diào)整步行的節(jié)奏。這個(gè)時(shí)候如果注意力放在其他方面，就容易出現(xiàn)踩空現(xiàn)象，從而引發(fā)事故。更要注意的一點(diǎn)是，螺旋式樓梯與扇形臺(tái)階是不適合在教學(xué)公共場(chǎng)合使用的建筑構(gòu)件。

四、教學(xué)樓群集問題分析

對(duì)于偶發(fā)事故的發(fā)生，是人群在同一時(shí)間內(nèi)達(dá)到了最大峰值，疏散空間解決不了這么高密度的流通量。踩踏事件應(yīng)該是群集事故中“群集雪崩”類型，也就是說，不到10人/m2以上的程度是不會(huì)發(fā)生的事件，也可以說每平方米的容積率非常之高。另一個(gè)角度也說明人員密度增大，步行速度相應(yīng)減慢。當(dāng)人流密度較小時(shí)，疏散速度是由距離控制的。當(dāng)人流密度增大時(shí)，疏散速度變?yōu)槭懿椒拗啤．?dāng)人群擁擠到一定程度時(shí)，人將無法開步走，步行速度為零。人的步行速度受步行目的、步行者屬性、地域、環(huán)境條件等各種因素的影響。一般，自由步行速度為1.2～1.5m/s。步行的速度隨著年齡的不同有不同的峰值。

五、群體安全問題的解決對(duì)策

學(xué)校的群集動(dòng)線會(huì)因?yàn)閷W(xué)生的步行速度以及學(xué)生在同一時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的人數(shù)而產(chǎn)生滯留問題，從而引發(fā)疏通不暢。也就是說，教學(xué)樓每層的教室人員容積率應(yīng)當(dāng)作為安全疏散問題的考慮之一。對(duì)于動(dòng)線的滯留問題一般滯留的地段多屬于中間段，基本上滯留段區(qū)域步行速度為零，人均占有面積較小，所承受力也過大。一般情況來講，10人/m2左右開始產(chǎn)生壓力，在12～13人/m2的狀態(tài)下，1m 左右排列著3.5～3.6人，擠壓墻壁的力達(dá)到了200～450kg/m2的程度。建筑防災(zāi)計(jì)劃指南中規(guī)定，作為密度的極限，走廊等最大群集密度應(yīng)為3.3人/m2（0.3人/m2）。由此可見，在學(xué)校教學(xué)樓通道的設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)考慮寬度是否滿足人數(shù)的需要。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)校的教學(xué)樓通道寬度應(yīng)在1.8～2.2m。走廊中群集密度高低決定人與人之間的碰撞次數(shù)。我們通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在校園的走廊中，63%的學(xué)生都有過在拐角處與人碰撞的經(jīng)歷。如果提高可視性條件，則可事先察覺人流動(dòng)向。那么，為了確保速度接近步行速度最大限度3m/s的兒童相互之間能夠?qū)崿F(xiàn)避開所需要的距離，將建筑拐角由直角改為半徑2.6m的圓角是十分有必要的。其次，有一種情況一般在樓梯口或出口處都會(huì)出現(xiàn)，當(dāng)過多的人員紛紛涌向出口的時(shí)候，就會(huì)形成半圓形的群集形態(tài)，在形態(tài)分崩離析的過程中人員得以涌出。但是，這樣的半圓形態(tài)又會(huì)馬上形成，人員的涌出會(huì)隨之變得越來越難，為了防止這樣的情況發(fā)生，我們應(yīng)當(dāng)做到限制滯留的人數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)指南，每米的寬度通過人數(shù)的最大限度是120人。教學(xué)樓的設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定中小學(xué)樓梯寬度是1.5m。

六、結(jié)語

筆者根據(jù)調(diào)查總結(jié)出樓梯設(shè)計(jì)在滿足建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)要求以外，還應(yīng)該根據(jù)建筑功能空間的布局分布，結(jié)合人們行為以及對(duì)疏散樓梯的選擇習(xí)慣，考慮布置疏散樓梯的位置、數(shù)量和形式等，以便在突發(fā)事件時(shí)能夠充分發(fā)揮疏散的功能。

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