大學(xué)綜合樓安全評估及抗爆設(shè)計

【摘要】隨著我國國際地位的提升，遭受到恐怖襲擊的威脅日益增高，而綜合樓是校園內(nèi)最易受到恐怖襲擊的建筑物之一。本文對綜合樓進(jìn)行了安全評估，分析了使綜合樓風(fēng)險最高的襲擊方式及部位并提出了降低風(fēng)險的措施。另外，針對發(fā)生最頻繁的爆炸襲擊，對綜合樓從不同層次上進(jìn)行了抗爆設(shè)計。

【關(guān)鍵詞】綜合樓；安全風(fēng)險；抗爆設(shè)計

當(dāng)今世界，恐怖活動已成為國際社會安全的重大威脅，伊斯蘭國最近的一系列襲擊造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。我國加入WTO之后，國際地位逐步提升，在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的同時，受到恐怖襲擊的威脅也日益增加。因此，對重要建筑物進(jìn)行安全評估及抗爆設(shè)計迫在眉睫。爆炸是最常見的恐怖襲擊形式之一，當(dāng)代國際恐怖主義最主要的幾種活動方式中，爆炸襲擊約占50%。到2002年，這一比例已升至65%以上。

該大學(xué)綜合樓共21層（98m），集辦公、科研、教學(xué)功能為一體，是該大學(xué)內(nèi)的最高樓。它位于學(xué)校東北角，學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和一些學(xué)院都在綜合樓內(nèi)都有辦公室，每日還有眾多學(xué)生進(jìn)出，使得它在政治經(jīng)濟(jì)上的重要性不言而喻。近年來，國際上發(fā)生過多起校園恐襲擊案件。2014年2月24日，尼日利亞約貝州一所寄宿學(xué)校宿舍遭“博科圣地”武裝人員炸彈襲擊和縱火，至少40名學(xué)生喪生。因此，作為學(xué)校內(nèi)最重要的建筑物之一，綜合樓也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的安全風(fēng)險評估和抗爆設(shè)計。

1、安全風(fēng)險評估

1.1設(shè)施特征描述

該綜合樓在建筑上的最大特點(diǎn)是內(nèi)部直到頂層的中庭，螺旋上升的組合中庭造成了多處樓板缺失，局部抽柱和大跨度梁。這樣的設(shè)計帶來了結(jié)構(gòu)的豎向剛度不連續(xù)及扭轉(zhuǎn)變形，因此采用了“混凝土核心桶+鋼框架+不連續(xù)支撐和粘滯阻尼”這一復(fù)雜的結(jié)構(gòu)體系。綜合樓共有4個出入口，其中南面是主要出入口，其三面都緊靠道路，一面為廣場，但有植被覆蓋，大型車輛無法進(jìn)入。關(guān)鍵資產(chǎn)包括作為主要抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的豎向電梯井和周邊鋼框架的外部柱，以及位于南面廣場下的地下停車場。

1.2風(fēng)險分析

對綜合樓的各部分按照不同的襲擊方式進(jìn)行襲擊可能性、易損性和后果分析，可得到各個部分的風(fēng)險。鑒于之前國際上和我國發(fā)生過的襲擊事件，綜合樓最易受到郵包炸彈的攻擊，另外，由于學(xué)校門口缺乏金屬探測器對進(jìn)校車輛檢查，汽車炸彈和背包炸彈襲擊的可能性也不低。而就易損性而言，不論是建筑幕墻，建筑主結(jié)構(gòu)，地下停車場和建筑裝飾物，對汽車炸彈和背包炸彈幾乎是必將遭到損壞的，郵包炸彈及自殺式炸彈限于炸藥重量，對綜合樓各個部分造成的損傷不及前者。對于襲擊產(chǎn)生的后果，汽車炸彈將對建筑的玻璃幕墻、裝飾物、各結(jié)構(gòu)構(gòu)件和地下停車場帶來毀滅性的破壞，而背包炸彈、郵包炸彈產(chǎn)生的破壞可能是部分破損，但一定程度上是可以恢復(fù)的。

綜合以上分析，風(fēng)險最高的是建筑主結(jié)構(gòu)在汽車炸彈下的影響?？植婪肿涌偸且言斐筛嗟膿p傷為目的，而主結(jié)構(gòu)的破壞很可能會導(dǎo)致建筑的連續(xù)性倒塌，應(yīng)當(dāng)給予高度注意。

1.3降低風(fēng)險的商去

根據(jù)以上的分析，可以依據(jù)情報收集、法律法規(guī)、CCTV監(jiān)控、保安和建筑防護(hù)規(guī)劃等方面提出降低風(fēng)險的具體方法，這里主要提出有關(guān)建筑防護(hù)規(guī)劃方面的措施。

（1）通過場地規(guī)劃增加安全距離，由于爆炸產(chǎn)生的沖擊波隨距離增加衰減的很快，增加安全距離是一種有效降低風(fēng)險的方式，缺點(diǎn)在于會大幅提高造價。

（2）在地下車庫入口處設(shè)置爆炸物探測器，綜合樓地下車庫直接與地下室相連，加上汽車炸彈的當(dāng)量很大，一旦在地下車庫發(fā)生爆炸，會對地下建筑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生毀滅性的破壞，甚至發(fā)生連續(xù)性倒塌。

（3）采用進(jìn)入控制設(shè)施，嚴(yán)格控制外來人員的進(jìn)入，避免在建筑內(nèi)部發(fā)生爆炸。

（4）抬高進(jìn)風(fēng)口，一旦在地下車庫或綜合樓發(fā)生爆炸，會在建筑物內(nèi)部產(chǎn)生大量濃煙，造成人員的窒息死亡，提高進(jìn)風(fēng)口能保證在緊急狀況下有新鮮空氣進(jìn)入從而排出濃煙。

2、抗爆設(shè)計

2.1抗爆防護(hù)等級

由于我國缺少抗爆防護(hù)設(shè)計相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，本文采用了丁陽、方磊等人在《防恐建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)分類設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研究》一文中提出的分類方式，根據(jù)建筑物爆炸風(fēng)險對綜合樓進(jìn)行抗爆防護(hù)分級。建筑結(jié)構(gòu)的爆炸風(fēng)險取決于其抗爆重要性及爆炸易損性。其中，抗爆重要性是建筑物的重要程度，反映了受爆炸襲擊的可能性：爆炸易損性是指爆炸對建筑物造成破壞的易損程度，表征了建筑物受爆炸的可靠性。

綜合樓屬于文體建筑，由于其容納的人數(shù)較多，容易成為恐怖襲擊的目標(biāo)，可將其重要性確定為二級。對于爆炸易損性，由建筑結(jié)構(gòu)有無危險材料堆放、人口容量、可能造成的間接傷害、類型和高度等因素共同決定，根據(jù)各個量值相加，可以將綜合樓確定為易損等級“高”。綜合樓的抗爆重要性和爆炸易損性，確定綜合樓的爆炸風(fēng)險等級為“高”，因而可決定其抗爆防護(hù)等級為2級。

2.2抗爆設(shè)計目標(biāo)

將綜合樓防恐怖爆炸設(shè)計目標(biāo)設(shè)定為四點(diǎn)：防止各單體的整體結(jié)構(gòu)在局部受襲后出現(xiàn)連續(xù)性倒塌；避免結(jié)構(gòu)柱在設(shè)防爆炸荷載下出現(xiàn)難以修復(fù)的破壞；避免玻璃幕墻在爆炸中產(chǎn)生的飛片對人員造威傷害；保證爆炸發(fā)生后人員疏散的通暢。

2.3空間防護(hù)環(huán)境

爆炸作用與其它形式的荷載作用相比，主要特點(diǎn)為：壓強(qiáng)大、隨距離增加衰減快、持續(xù)時間短。因此爆炸威力和最小安全距離兩個因素是首先需要考慮的荷載情況。保證了最小安全距離，才能確保建筑物達(dá)到設(shè)防水準(zhǔn)，因此最小安全距離須嚴(yán)格控制。

根據(jù)綜合樓的特點(diǎn)，可以劃分兩個安全區(qū)域：第一級安全區(qū)域，為綜合樓外圍到其室外路邊。主要是進(jìn)場車輛，要進(jìn)行檢查，以排除超過設(shè)防當(dāng)量的爆炸物進(jìn)入。第二級安全區(qū)域，為綜合樓室外路邊到室內(nèi)公共活動區(qū)。該區(qū)域?yàn)橹饕O(shè)防區(qū)域，應(yīng)當(dāng)針對不同的襲擊手段設(shè)置各種防護(hù)設(shè)施，包括防撞欄桿、行李掃描設(shè)備、爆炸物嗅探裝置等，以保證設(shè)防關(guān)鍵構(gòu)件的最小安全距離。同時，應(yīng)當(dāng)在地下停車場入口設(shè)置爆炸物檢測裝置，將停車場納入室內(nèi)公共活動區(qū)域考慮。

2.4建筑設(shè)計

“繁復(fù)”的建筑造型有時會對建筑物的抗爆性能不利。由于爆炸產(chǎn)生的空氣沖擊波遇建筑物及孔洞后產(chǎn)生的反射、繞流及方向改變等作用將會引起建筑物各種形式的破壞。研究表明，建筑物上的凹角和懸挑出的部分會聚集和放大爆炸沖擊波，而大的和平緩的凸角對防護(hù)爆炸沖擊波的效果相對較好。

2.5結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）為防止結(jié)構(gòu)的連續(xù)性倒塌，應(yīng)提高綜合樓主結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，可以采用增加結(jié)構(gòu)超靜定次數(shù)和適當(dāng)增加關(guān)鍵構(gòu)件數(shù)目等措施，增加冗余度。

（2）爆炸產(chǎn)生的主要是橫向荷載，因此可以將建筑物抗爆和抗震綜合考慮。

（3）爆炸可能導(dǎo)致較脆性材料發(fā)生破碎飛出，應(yīng)采用延性結(jié)構(gòu)。

（4）考慮到內(nèi)爆炸及傳人室內(nèi)的沖擊波的反向作用，預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量避免。

（5）綜合樓內(nèi)輕型鋼骨架一類的輕質(zhì)隔墻容易被強(qiáng)沖擊波沖掉，抗爆性能不好，應(yīng)慎用。

結(jié)論：

隨著國際社會環(huán)境愈加復(fù)雜，應(yīng)在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時對恐怖襲擊有一定的認(rèn)識。對重要建筑的安全風(fēng)險進(jìn)行評估并進(jìn)行相應(yīng)的防恐抗爆設(shè)計；我國應(yīng)當(dāng)加大在建筑物防恐抗爆方面的理論研究投入，早日出臺針對防恐抗爆的設(shè)計準(zhǔn)則，對恐怖襲擊進(jìn)行防范；建筑設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)防恐抗爆概念設(shè)計思維，在進(jìn)行設(shè)計時從材料選用、結(jié)構(gòu)體系等方面綜合分析。