魏亞帥

（廣東省建筑設(shè)計研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

每個人都有責(zé)任和義務(wù)保護好中小學(xué)的學(xué)生，在安全面前，沒有任何問題是可以忽視的。中小學(xué)建筑設(shè)計的安全性決定了中小學(xué)生在使用過程中的人身安全。因此，設(shè)計者必須從安全性設(shè)計的角度出發(fā)，對學(xué)校和學(xué)校的建筑安全性進行深入的探討，保證學(xué)校安全性設(shè)計和學(xué)校的設(shè)計質(zhì)量，這是設(shè)計者的責(zé)任，也是對社會的責(zé)任[1]。

1 “安全”在中小學(xué)建筑設(shè)計中的重要作用

時任國務(wù)院總理溫家寶曾指出，要實施全國中小學(xué)校舍安全工程，要把學(xué)校建成最安全、家長最放心的地方。這是對中小學(xué)和廣大中的建筑設(shè)計師們的一項具體要求和期望。中小學(xué)建筑的安全問題直接影響中小學(xué)生和學(xué)校的安全，而中小學(xué)生的安全則直接影響到千家萬戶的福祉、社會的安定和發(fā)展。作為學(xué)校和學(xué)校建筑參建方中的關(guān)鍵單位，建筑設(shè)計工作者對學(xué)校和學(xué)校的建筑安全負有直接的責(zé)任，因此要做到事無巨細，從各個方面考慮[2]。

2 教學(xué)建筑的安全設(shè)計要求

2.1 現(xiàn)行規(guī)范

在我國中小學(xué)校的建筑安全問題上，也有其自身的特點[3]。其中，建筑結(jié)構(gòu)的安全要嚴格執(zhí)行2002 年《中華人民共和國防震減災(zāi)法》及關(guān)于批準發(fā)布《城市普通中小學(xué)校校舍建設(shè)標準》的通知（建標〔2002〕102號）提出中小學(xué)應(yīng)為鋼筋混凝土或混合結(jié)構(gòu)、教學(xué)場所應(yīng)為鋼筋混凝土框架。與此同時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀磺闆r設(shè)置其抗震、抗風(fēng)強度、選用適宜的建材等。在建筑設(shè)計的安全性上，中小學(xué)建筑的消防設(shè)計中則集中于樓梯的疏散，因為中小學(xué)校在短期內(nèi)往往會承受大量的人流，如放學(xué)、課間操時間，幾分鐘就能聚集數(shù)千人。雖然我國現(xiàn)有《建筑設(shè)計防火規(guī)范》《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范》等有關(guān)標準，但在實際應(yīng)用中并未充分考慮到中小學(xué)的實際情況。除了樓梯間的寬度和有效寬度外，樓梯間的位置、數(shù)量和形式也直接關(guān)系到中小學(xué)校的消防安全。中小學(xué)疏散樓梯間一般設(shè)在教學(xué)樓的兩端，根據(jù)有關(guān)規(guī)定在室外走廊的兩個安全出口間的間隔可以使疏散距離延長5m，一般情況下該標準的目標群體是成人，而中小學(xué)校的疏散對象主要是中小學(xué)生。中小學(xué)生的民事能力和判斷能力往往比成人差，一旦發(fā)生災(zāi)害，往往會使撤離工作變得更加困難。雖然中小學(xué)及其他公共建筑的人口密度較大，但其對校園周邊環(huán)境大多比較熟悉，仍采取像商場這樣不熟悉室內(nèi)環(huán)境的樓梯形式，存在不合理的之處。所以在此基礎(chǔ)上，應(yīng)對中小學(xué)校的立面進行合理的規(guī)劃。

2.2 存在的安全風(fēng)險

首先，一些中小學(xué)校的建筑結(jié)構(gòu)采取了墻體承重的形式，這給小學(xué)的建筑帶來了安全風(fēng)險。中小學(xué)是重點建設(shè)、重點防災(zāi)設(shè)施，要制定更嚴格的建設(shè)要求、加強對工程質(zhì)量的控制以確保小學(xué)建筑的基本安全。其次，由于學(xué)生群體和使用特性的特殊性，中小學(xué)校在建筑設(shè)計上要與其他公共建筑區(qū)分開來。由于資金、土地等原因，中小學(xué)校往往缺乏室內(nèi)或半室內(nèi)的活動場地，一些中小學(xué)校甚至沒有戶外活動的地方。造成這種現(xiàn)象一方面是因為現(xiàn)行規(guī)范不健全，另外一方面是設(shè)計者沒有充分考慮到中小學(xué)建筑的實際使用情況，造成了較大的安全隱患。最后，社會因素對中小學(xué)校的規(guī)劃也有一定的影響，比如中等和中等學(xué)校的建筑規(guī)劃通常設(shè)置為50 人為一班的初中和45 人為一班的小學(xué)。但是，隨著學(xué)齡人口的快速增加，初中的學(xué)生數(shù)量往往會增加到60 人，小學(xué)增加到80 人以上，這就造成了學(xué)生的居住和疏散方面的問題，同時也暴露出了一些隱患。因此，我國中小學(xué)校的有關(guān)規(guī)定仍需進一步完善，設(shè)計者在設(shè)計時要充分考慮到中小學(xué)的使用特點。實踐表明目前中小學(xué)校的設(shè)計安全隱患較多，相關(guān)部門與設(shè)計者要加強合作營造一個更加安全的校園環(huán)境[4]。

3 隔振結(jié)構(gòu)的分析和設(shè)計

3.1 地震波的選擇

為了確保模型的準確性，需要將ETABS 和SATWE模式進行比較。通過比較，兩種不同的結(jié)構(gòu)模式在結(jié)構(gòu)質(zhì)量、周期和各層間剪切強度方面均有較大的差別。為了滿足《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）（以下簡稱《抗規(guī)》）要求進行有限元計算出需要選擇5 個地震波（N11、N94、N18、TAF、N90）、2 個人工模擬時間、2 個人為波段（REN1，REN2）、7 條時間過程以及標準反應(yīng)譜。這7 條時間過程以及標準反應(yīng)譜基本相同，如圖1 所示。

圖1 7 條時間過程及標準反應(yīng)譜

3.2 隔震支架的設(shè)置

在相同的隔震層中，各橡膠支座的垂直壓力應(yīng)均勻分布，在圖2 中可以看到。

圖2 隔震支座平面布置

3.3 隔震支架的特性分析

主要包括隔震前后的對比，中震情況下的X 和Y方向的層間剪切應(yīng)力在較大的地震作用下，支架的變形與受拉狀況。

3.4 隔震前、后循環(huán)分析

從結(jié)構(gòu)的有限元計算可知，隔震橡膠支承可以顯著地提高結(jié)構(gòu)的壽命，如表1 所示。

表1 結(jié)構(gòu)周期對比

4 校園治安事件

近幾年，校園安全事件頻發(fā)，越來越受到公眾的關(guān)注，使中小學(xué)安全問題成為人們關(guān)注的熱點。在眾多的校園安全事故中，最普遍和最引人注意的就是發(fā)生在學(xué)校里的踩踏事件。從表2 可以看出近期學(xué)校的踐踏事件造成的嚴重結(jié)果。

表2 近幾年中小學(xué)發(fā)生的踩踏事故

由表2 可知，大部分事件都是在樓梯口發(fā)生的，盡管部分原因是因為中學(xué)生缺乏自我控制能力和判斷能力，但是從建筑設(shè)計的角度來看這類事故還是可以避免的。根據(jù)《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范》（GB 50099—2011）8.2.1 和8.2.2 條，中小學(xué)校建筑樓梯間的寬度，要求設(shè)計寬度是人流股數(shù)的整數(shù)倍，且人流的平均寬度為0.6m，最少要有2 股。《中小學(xué)校設(shè)計規(guī)范》8.2.3 條規(guī)定，地面4、5 層為1.05m，為100 人。然而，設(shè)計者們忽視了學(xué)生的年齡和使用特點，忽視了學(xué)生在短時間內(nèi)就會產(chǎn)生大量的人流。

5 消防安全在中小學(xué)校的應(yīng)用

火災(zāi)是繼建筑物安全后最容易引發(fā)災(zāi)害的因素，而對中小學(xué)校來說其設(shè)計安全問題的關(guān)鍵在于建筑設(shè)計的消防安全。一旦著火損失是無法避免的，在我國中小學(xué)建筑設(shè)計中消防安全問題主要表現(xiàn)在樓梯間的疏散，這與前面的分析有一定的關(guān)系，但也有一定的區(qū)別。按照《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）5.5.13條規(guī)定，中小學(xué)建筑師一般都采取封閉的樓梯和室外的樓梯。但是該規(guī)范所指的主要對象是像購物中心這樣的人員密度較低的地方，雖然中小學(xué)建筑和其他公共建筑一樣也有大量的人聚集，但學(xué)生們對周圍的環(huán)境非常了解，仍然采取封閉式的樓梯，火災(zāi)時也很容易導(dǎo)致疏散困難。

6 中小學(xué)建筑安全設(shè)計要點

6.1 中小學(xué)建筑的設(shè)計要嚴格遵循規(guī)范

學(xué)校和學(xué)校的建筑安全設(shè)計要嚴格遵守國家有關(guān)法規(guī)，同時要符合學(xué)校的安全管理法規(guī)[5]。目前我國中小學(xué)建筑設(shè)計安全規(guī)范尚不完善，目前的安全設(shè)計規(guī)范主要是根據(jù)《中小學(xué)校建筑設(shè)計規(guī)范》和《城市普通中小學(xué)校校舍建設(shè)標準》（建標〔2002〕102 號）進行的，安全設(shè)計中還應(yīng)當(dāng)包含防火、防災(zāi)、安全、交通、餐飲設(shè)施、環(huán)境等設(shè)計，并滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB 50016—2014）中關(guān)于防火隔墻、安全出口、避難層的設(shè)計和《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2010）中關(guān)于隔震、消能減震設(shè)計、建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的相關(guān)規(guī)定。中小學(xué)教學(xué)樓雖然屬于人口稠密的建筑物，其使用者應(yīng)對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常了解，必須明白適合于大型購物場所的建筑設(shè)計規(guī)范并不適合于中小學(xué)建筑。盡管采用密閉樓梯間進行消防設(shè)計，但考慮到學(xué)校建筑的特殊性應(yīng)將其設(shè)計成樓梯式以實現(xiàn)大面積的消防安全。各教室的疏散門數(shù)量不能少于2 個，疏散門的寬度要根據(jù)實際情況來確定，同時，每扇疏散門的凈通道寬度不得低于0.90m。另外，我國中小學(xué)建筑結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計，必須符合《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB 18306—2015）規(guī)定，也要根據(jù)《工程場地地震安全性評價》（GB 17741—2015）的規(guī)定，進行相應(yīng)的抗震設(shè)計。根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標準》（GB 50011—2011）的規(guī)定，學(xué)校建筑為B 類（重點），其設(shè)計強度要高于本區(qū)域的1度。設(shè)計者還要充分考慮到國家的實際情況，為中小學(xué)建筑的負荷設(shè)計預(yù)留足夠的空間。

6.2 在小學(xué)和中學(xué)建筑的安全設(shè)計

（1）建筑主體的朝向應(yīng)當(dāng)選擇朝向最好的方向。對于建筑的要求比較高，比如教室，宿舍，辦公室，科技活動室，多功能教室，食堂，自然科學(xué)教室。采光需求較低的是洗手間、器材室、儲藏室。根據(jù)實際的要求對不同的房間按一定的順序進行布局。同時，還要考慮到建筑的隔熱、隔音、采光、日照和地理位置。比如，為了方便與外界交流，行政大樓必須靠近校門。而在一般的教室設(shè)計中，通常采用的是長方形的教室。長方形教室的窗戶必須安裝在教室的外墻上，這樣可以確保從學(xué)生的左側(cè)進入，而在單層走廊的話，則可以采用兩個方向的光線，但最大的采光窗還是在外面。根據(jù)各功能房的特點，在規(guī)劃的時要根據(jù)具體的規(guī)范和需求，對各個功能的房間進行科學(xué)的安排。

（2）噪音阻隔裝置。教學(xué)樓與實驗樓，圖書館與教學(xué)樓的長邊距離不能小于25m，教學(xué)樓的長邊和操場的距離不能小于25m，實驗樓、圖書館、辦公樓的長邊之間的間隔不能小于15m。

（3）綜合考慮建筑的采光間隔和防火間隔。為了改善校園的衛(wèi)生狀況，改善學(xué)習(xí)環(huán)境，必須在建筑與建筑之間留出一個不受日照影響的空間，并在建筑與建筑之間留出適當(dāng)?shù)拈g距，滿足特定的日照要求，建筑的日照時間根據(jù)有關(guān)規(guī)定，在冬至的時候，有兩個小時的窗戶日照，建筑的耐火性必須滿足《建筑物設(shè)計防火規(guī)范》的規(guī)定。

（4）學(xué)校主要建筑應(yīng)加強對地形的利用，保證最佳的朝向、隔音、通風(fēng)、照明時間、供電系統(tǒng)、環(huán)保系統(tǒng)、排水系統(tǒng)等。

（5）建筑物的隔熱要求采用綠化環(huán)境、圍護隔熱、遮陽、通風(fēng)等措施。建筑的朝陽面，特別是東、西兩個方向的窗子，應(yīng)采取遮陽措施。在建筑的設(shè)計中，應(yīng)該將陽臺和走廊等的處理方法結(jié)合起來，達到建筑的遮陽效果。加強西墻、東墻和屋頂?shù)谋兀梢圆捎孟窦託饣炷吝@樣的低導(dǎo)熱系數(shù)的建材。

7 結(jié)語

作為智力發(fā)展和教育發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，教育教學(xué)是社會和經(jīng)濟發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，是現(xiàn)代社會進步發(fā)展的決定前提。本文從學(xué)校的使用功能及安全性出發(fā)對中小學(xué)建筑的設(shè)計進行了重點探討，在進行校園建筑的設(shè)計時，既要兼顧美感又要兼顧經(jīng)濟、安全。確保學(xué)校和學(xué)校建筑的安全和其設(shè)計安全是保證學(xué)生安全的前提。應(yīng)注重設(shè)計細節(jié)、嚴格執(zhí)行國家有關(guān)規(guī)范以及針對不同區(qū)域采取不同的應(yīng)對措施來確保中小學(xué)生的安全。同時，由于學(xué)校對建筑功能的要求多種多樣，所以在進行設(shè)計時，要對問題進行具體的分析以達到既有設(shè)計的安全性又有藝術(shù)美感。