安全避难间在建筑抗震防火中的应用-国住人居版.ppt

1、安全避难间在建筑抗震防火中的应用,2015.05,国住人居工程顾问有限公司 张兰英,当灾害（地震、火灾、飓风等）发生，人员无法撤出时，为减少灾害人员伤亡，而设立的安全度高于其他空间的应急避难场所，待灾害过后能够及时、安全的撤离至更安全的地方。,避难间,设置消防避难层（间）的必要性 各国（地区）规范要求 我国规范设计要求 避难层（间）的维护管理 示范项目介绍,一、抗震篇,关于地震逃生 国外建筑抗震招数 国内情况 对村镇低层住宅避难间的建议,二、防火篇,一、抗震篇,关于地震逃生 国外建筑抗震招数 国内情况 对村镇低层住宅避难间的建议,从古至今, 地震灾害一直困扰着人类, 每次大地震都给人类造成了巨

2、大的损失。由于形成地震的原因十分复杂,截至目前, 我们仍然无法准确预报地震的发生, 这也给我们防御地震灾害带来了难度。尽管如此, 随着科技的发展、社会的进步, 我们抵御地震灾害的能力也得到了不断提高，地震中人员伤亡和财产损失也逐渐减少。,1.关于地震逃生,地震波（一般指横波）持续时间10s左右。最长的是日本2011年3月11日发生的东日本大地震，为1-2 分钟。 有人曾对农村单层砌体房屋的地震逃生进行了的模拟试验 实验表明，当门关闭时 对于中青年组 男子组逃生的时间均值为9.328s，女子组逃生的时间均值为9.778s，老年组逃生的时间均值为14.244s。对于多、高层建筑，地震发生时的逃生时

3、间会更长。 室内居民的逃生行为有以下过程: 感知地震判定是否需要逃生室内逃生开防盗门走廊逃生到楼梯间（避难通道 或安全岛）。,1.关于地震逃生,因此，当地震发生时，多高层砌体住宅中的居民难以在10s内到达楼梯间，尤其对于60岁以上的老人、幼儿、残疾人更是难以短时间内到达楼梯间。 地震预警： 当地震发生时，地震波的传播纵波P波比横波S波快，但后者造成的危害比前者大，因此地震P波到S波之间的时间段通常是地震逃生的黄金时段，大约有10s到1分钟的时间。地震预警就是利用地震发生后，P波与S波之间的时间差，在地震发生以后，抢在地震S波传播到设防地区前，向设防地区提前几秒至数十秒发出警报，以便人们能迅速撤

4、离,1.关于地震逃生,到安全地带，以减小当地的损失。原理上，在距离震源50公里内的地区，会在地震前10秒收到预警信息；90-100公里内的地区，能提前20多秒收到预警信息。 建立地震预警系统是一个整体的社会工程，并不是一个简单的技术问题，需要综合考虑科技因素、经济因素和社会因素。 2014年，全球有五个国家和地区拥有能够为一个或多个用户提供预警信息的预警系统。除了墨西哥和日本拥有通过多种通信信道提供给公众预警信息的预警系统外，台湾、土耳其和罗马尼亚也拥有为一个或多个用户提供信息,1.关于地震逃生,的地震预警系统。值得注意的是，地震大国同时也是地震研究实力最为强劲的美国，至今仍没有实际运作的地震

5、预警系统。 我国在2008年汶川地震后陆续在一些地区建立了地震预警台站，形成预警网。目前，该地震预警系统已连续预警景谷6.6级地震、鲁甸6.5级地震、芦山7级强震等18破坏性地震，无误报和漏报。同时已逐步在学校、社区等人员密集场所，以及高铁、化工、地铁、核反应堆等重大工程中开展地震预警应用。由此，中国成为继日本、墨西哥后，世界上第三个具有地震预警能力的国家。,1.关于地震逃生,开发地震预警系统地区的特点是：地震发生频繁；有较强的经济实力；设防区域小，预警价值高，因此对于是否需要地震预警系统，科学界内仍未能形成一致的看法。支持的学者认为这是一个很棒的想法，可以减少地震灾害的损伤；不支持的学者认为

6、这套系统成本高昂、功能有限，前途并不光明。 综上所述，地震发生时逃生的时间很短，人们的逃生行为也收到多因素的影响，在大震来临时迅速撤离建筑物在大多数情况下是不可能的。我们只有保证建筑物抵御抗震的能力，才能确保我们的生命、财产安全。,1.关于地震逃生,提高建筑物抵御地震能力的方法有很多，基本原则是从建筑整体出发，加强房屋的整体性、增加房屋在地震下的延性，减少地震震害，做到大震下裂而不倒。 我国的建筑抗震实行三水准原则，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”。 隔震技术可以做到隔离地震能量传递，使建筑结构在大震时处于弹性状态，不坏、不倒，非结构构件、装修及设备仪器也不损坏。,1.关于地震逃生,有人建议

7、在砌体结构房屋的楼梯间、卫生间等位置设置钢筋混凝土盒子间作为安全避难间。但这种混合结构的房屋，钢筋混凝土墙体和砌体墙的刚度相差太大，容易造成墙体刚度的不均匀及抗扭转刚度相对较小，使砌体墙提前破坏甚至倒塌。 对于经济条件比较落后地区的村镇低层自建房，可以对卫生间、楼梯间、逃生通道等部位采取局部加强措施，形成安全避难间，确保大震时避难间和逃生通道的结构安全性 。,1.关于地震逃生,日本：日本处于活跃地震带,是世界上地震多发国家之一。多采用隔震技术和消能减震技术，各种隔震和消能减震产品、技术不断被开发和利用，这些产品和技术不但应用于高层建筑中，低多层建筑也多有应用。,2.国外建筑抗震招数,美国：美国

8、的建筑结构具有很强的抗震性,且多为木结构和钢结构，特别是郊外民房多为独立式低层房屋。 加州的建筑条例强制规定, 所有房屋建筑设计必须达到抗震要求。 1994 年1月，洛杉矶市北岭地区发生了6.7 级的地震, 许多房屋严重开裂, 但都未倒塌, 仅有60 多人死亡； 1999 年10月, 美国南加州发生了7.1 级大地震, 房屋未倒塌。专家指出，注意对危房进行加固、防患于未然, 是洛杉矶市老百姓在地震中伤亡极少的重要原因。 采用隔震减震技术，如西雅图哥伦比亚大厦（77层）、匹兹堡钢铁大厦（64层）。,2.国外建筑抗震招数,英国：英国利兹市的“纳米制造业协会” 利用纳米聚合体粒子研发了一种特殊墙体，

9、在压力( 地震期间) 的挤压下, 纳米聚合粒子将流入裂缝中并变硬, 形成固体材料，达到在地震中“自我愈合”的目的 。 新西兰：提倡木结构, 抗震有奇效。新西兰低层和多层住宅采用的主要结构形式为轻型木结构。基础一般采用钢筋混凝土结构, 上部结构则采用一定规格的木基结构板材以及其他工程木材料, 其特征类似箱型结构; 上部结构与基础之间通过锚栓连接, 楼屋盖和剪力墙形成结构的主要抗侧力体系。,2.国外建筑抗震招数,实践证明,轻型木结构因其自身质量轻、强度高以及结构的高次超静定等特性, 均表现出良好的抗震性能, 能最大限度地避免社会和人员的生命财产遭受巨大损失。,2.国外建筑抗震招数,土耳其：痛定思痛

10、后, 亡羊补牢中 土耳其也是地震多发国家之一, 自20 世纪以来, 发生的严重破坏性地震达40 次, 造成40 多万人死亡。 土耳其并不缺少抗震方面的法律法规和技术标准, 只是监管力度不够, 特别是对勘察、设计和施工质量,缺乏有效的监督管理手段, 致使豆腐渣工程越来越多, 越来越严重。 总结教训后, 政府聘请专家勘察断层带的所在之处, 规定不同区域的建筑物抗震标准。“ 赦免法”的赦免范围不包括那些已被判刑的非法建筑责任人。确立有效的监督机制,2.国外建筑抗震招数,地震具有高度不确定性，很多6 度、7 度地震区发生了较大的地震甚至特大地震。,3.国内情况,汶川地震震害： 老旧房屋、特别是没有抗震

11、设防的农村房屋震害严重。 在结构抗震设计、施工质量等方面存在一些问题的房屋, 也造成了地震破坏。 楼梯间破坏，破坏主要集中在楼梯梁、楼梯段、梯段与休息平台的连接处等。 预制混凝土楼屋盖脱落。 底框房屋底层破坏。 非结构构件的破坏也比较多。,3.国内情况,原因： 农村多采用自建的砌体结构房屋（砖房），材料强度低，并且缺乏构造柱、圈梁、拉结钢筋等抗震构造措施，造成房屋整体性差，延性差。 结构冗余度不足或缺少多道抗震防线; 建筑设计追求高、大空间和不规则体型导致严重破坏; “强梁弱柱”导致破坏; 抗震缝设置不妥造成碰撞比较普遍; 楼梯间计算模型简单化，没有纳入结构整体计算，构造措施可靠度不足。,3.

12、国内情况,原因： 预制板板端没有拉结或拉结不足，地震时脱落，丧失了楼板刚度，结构地震传递途径缺失。 非结构构件抗震构造措施不足。 超烈度的地震发生，也是造成房屋震害严重的原因。 汶川地震中严格按照建筑抗震设计规范 GB50011-2001规范进行设计、施工和使用的建筑，在遭遇比当地设防烈度高一度的地震作用下，没有出现倒塌，证明规范的抗震设计方法是基本正确和有效的。但是不能完全避免遭遇比当地抗震设防烈度高一度以上的地震作用。,3.国内情况,我国建筑抗震设计规范的发展历史： 1974年，工业与民用建筑抗震设计规范TJ11-74 (试行) 1978年，工业与民用建筑抗震设计规范TJ11-78 总结了

13、海城、唐山地震宏观经验，砌体结构增加了圈梁和构造柱措施，增强了结构的整体性和延性。 1989年，建筑抗震设计规范GBJ11-89 确定了三水准、两阶段抗震设计基本原则，即“小震不坏，中震可修，大震不倒”，建筑结构在多遇地震下进行抗震承载力验算，在罕遇地震下进行薄弱部位弹塑性变形验算的抗震设计要求；增加了对6度地震区房屋的抗震设计要求。,3.国内情况,2001年，建筑抗震设计规范GB50011-2001 增加了楼层最小剪力系数强制性要求；结构规则性定义具体化； 混凝土结构抗震等级要求； 隔震和消能减震；非结构构件的抗震要求；增加了对结构材料及施工的要求，提出了对建筑物设置地震反应观测系统的要求等

14、。 2008年，建筑抗震设计规范GB50011- 2001（2008版）汶川地震后，在不到3个月的时间内完成建筑工程抗震设防分类标准(GB 50223-2008 )和建筑抗震设计规范( GB50011- 2001) ( 2008年版)的修订, 并于2008年7月30日发布实施。,3.国内情况,修订主要包括: 对四川、陕西、甘肃三省设防烈度的调整; 关于山区场地边坡和建筑基础、建筑规则性、钢筋混凝土楼屋盖的整体性等抗震设计基本要求; 关于楼梯间的计算和构造要求; 非结构构件抗震设计要求; 钢筋混凝土结构限制采用单跨框架的要求; 提高农村房屋抗震性能要求等。 2010年，建筑抗震设计规范GB500

15、11-2010 除了保持2008年局部修订的规定外，主要修订内容是： 补充了关于7度(0.15g)和8度(0.30g)设防的抗震措施规定； 按中国地震动参数区划图调整了设计地震分组；,3.国内情况,改进了土壤液化判别公式； 调整了地震影响系数曲线的阻尼调整参数、钢结构的阻尼比和承载力抗震调整系数、隔震结构的水平向减震系数的计算，并补充了大跨屋盖建筑水平和竖向地震作用的计算方法； 提高了对混凝土框架结构房屋、底部框架砌体房屋的抗震设计要求； 提出了钢结构房屋抗震等级并相应调整了抗震措施的规定； 改进了多层砌体房屋、混凝土抗震墙房屋、配筋砌体房屋的抗震措施；,3.国内情况,扩大了隔震和消能减震房屋

16、的适用范围； 新增建筑抗震性能化设计原则； 新增有关大跨屋盖建筑、地下建筑、框排架厂房、钢支撑-混凝土框架和钢框架-钢筋混凝土核心筒结构的抗震设计规定； 取消了内框架砖房的内容； 增加抗倒塌设计要求，避免因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或对重力荷载的承载能力。,3.国内情况,建筑工程抗震设防分类标准(GB 50223-2008 )修订情况： 以强制性条文形式明确了各类建筑工程抗震设防的最低安全要求；允许建设方业主要求提高抗震设防类别。 对建筑工程抗震设防分类特别强调“以人为本”。 将幼儿园、中小学教学用房以及学生宿舍和食堂提高到不低于重点设防类（乙类）。 将容纳人数超过8000人

17、的高层建筑也提高到乙类。,3.国内情况,将所有二级、三级医院的设防分类提高到乙类或甲类，对“ 具有外科手术室或急诊科”的乡镇卫生院, 也要求提高到乙类。 作为应急避难场所的建筑, 其抗震设防类别不应低于重点设防类。 对于人员密集的大型公共设施, 如体育场馆、文化娱乐设施、多层商场, 以及给水、排水、燃气等基础设施, 也提高了抗震设防类别, 扩大了对这些公共服务设施中密集人群的保护范围。,3.国内情况,4月25日发生的尼泊尔地震，里氏8.1级，由中国建筑西南设计研究院设计的尼泊尔公务员医院，按照我国抗震规范设计，8度设防，设防类别乙类，III类场地土，2008年竣工。该医院经受住了强震考验，几乎

18、没有损坏，只有个别墙体、地板裂缝，个别吊顶扣板脱落，达到了大震可修的水平，成为接受伤者的主力医院。,3.国内情况,外观完好无损，入口处地板碎裂,3.国内情况,内墙完整、吊顶完整、门窗完整，个别吊顶扣板脱落,二层外墙部分开裂,室内地板完好，个别开裂,地震时建筑屋内人员逃生自救一般分为两个阶段：暂时躲避阶段和迅速撤离阶段。对逃生保障最大的震害是墙体的倒塌和楼梯的损坏。因此建议对村镇自建的低层住宅，在不过多增加成本的前提下，采取以下措施加强个别房间，形成地震时的安全避难间和安全逃生通道： 增设构造柱和圈梁，提高房屋的整体性，增强延性。 构造柱能够提高砌体的受剪承载力10%30%；构造柱与圈梁一起对砌

19、体起约束作用， 使之有较高的变形能力和延性；构造柱应设置在震害较重、连接构造薄弱和应力集中的部位。,4.对村镇低层住宅避难间的建议,设置现浇板或叠合板，避免因预制板端连接不好脱落伤人。 配置墙体灰缝水平钢筋（网）或墙体两侧配置钢筋网，增加墙体的抗剪能力和延性。 抗震门： 当地震来临之际，人逃生的主要出口是门，但在强烈的地震力作用下，门会由于变形而打不开，人将无法快速逃生。所以，在建筑中尤其是高层建筑中，门是否具有抗震性能至关重要。 在日本，为了确保门的抗震性，通常采取以下方法：一是采用的主体及墙面很难致门扇变形或破损；二是对门框,4.对村镇低层住宅避难间的建议,或门扇进行改进，提高门框或门扇的

20、变形随动性；三是在门上另外再安装一个逃生用的门。 在中国，对门抗震性能的关注却很低。北京雅世 合金公寓项目首次采用了无锡一家日本独资公司生产的抗震门。 在村镇低层住宅中，建议采用第二种方法，即单元门、进户门、避难间门设置钢筋混凝土门框，门扇与门框间留有一定缝隙，以柔性材料填充，使房门在地震发生时能正常开启。,4.对村镇低层住宅避难间的建议,装修与家具： 不随意改变房屋原有结构，做好内隔墙与结构构件的连接。 装修暗埋管线时，不要碰伤楼板和墙体中的钢筋。 避免使用易碎的材料；不用或稳妥固定较重的吊顶、灯具、吊柜。 固定好高大的家具，防止倾倒砸人，上方不要堆放重物；过高的家具不宜放置在离床、沙发等人

21、经常停留的空间。 给玻璃家具贴切上透明的安全膜。 放置一些毛绒玩具或靠垫对身体起一些防护作用。 使用经防火加工的窗帘布艺。,4.对村镇低层住宅避难间的建议,二、防火篇,设置消防避难层（间）的必要性 各国（地区）规范要求 我国规范设计要求 避难层（间）的维护管理 示范项目介绍,2010年11月15日下午，上海市静安区一栋28层的教师公寓突发大火，导致五十多名居民葬身火海，这场突如其来的大火更多的是唤起了人们对高楼大火的隐忧和惊惧。 高层建筑发生火灾时，由于楼层高、人员集中、功能复杂、疏散线路较长，加之高层建筑自身管线多，管道形成的烟囱效应大，火势蔓延快，给疏散人员造成较大困难。 实验证明超过10

22、0米的建筑人员逃生很困难，主要还是靠等待救援为主。因此，在高层建筑内每隔一定楼层设置避难层或避难间，为人员提供一个暂时安全的避难场所，并给消防人员提供一个救援的前沿基地都是必要和必须的。,1.设置消防避难层（间）的必要性,加拿大有关研究部门提出以下数据，使用一座宽1.10m的楼梯，将高层建筑的人员疏散到室外，所用时间见表1。,1.设置消防避难层（间）的必要性,在正常情况下将一幢30层高、每层有240人的高层建筑中的人员全部疏散至室外,需要约78 min。两个疏散楼梯疏散时间可以减少12。即使这样，在30层以上的高层住宅中，要将人员在尽短的时间疏散同样是有困难的。 如发生火灾在紧张慌乱的情形下,

23、要在楼梯间内长时间行走,绝大多数的人会体力不支。而火借风势, 30s内就可以从第一层到达第33层。 因此，在高层建筑内每隔一定楼层设置避难层或避难间，采用特殊安全技术处理，为人员提供一个暂时安全的避难场所，并给消防人员提供一个救援的前沿基地都是必要和必须的。,1.设置消防避难层（间）的必要性,消防避难区域分为:室外阳台、屋顶平台、避难间、避难层 消防避难层(间)是超高层建筑中专供火灾发生时人员临时避难用的楼层或房间。主要功能是在火灾紧急情况下,因自身因素或火灾造成的客观原因人员无法进行正常疏散时需暂时停留等待救援,或等待大火被扑灭、险情被排除的避难区域,以弥补超高层垂直疏散距离长,外部救援困难

24、,自身灭火设施能力有限,以及为消防救援赢得时间等。,1.设置消防避难层（间）的必要性,美国规范NFPA101 对于避难区域的定义为： 1）位于全喷淋覆盖的建筑中的某一楼层，这个楼层由自动喷淋系统保护且拥有至少两个可到达的空间，这两个空间需用防烟分隔措施与建筑的其它部分分隔。 2）位于通向公共道路上的某个空间，这个空间用分隔措施与建筑的其它部分分隔，或依靠建筑的位置可使其免受火灾影响。,2.各国（地区）规范要求,美国规范对于避难区的具体设计主要有： 1） 从避难区所服务的空间通过疏散通道应易于抵达避难区，且从避难区内无需返回一般区域就可借助出口或电梯直通公共道路。 2） 避难区域通向公共道路的出

25、口宽度（包括楼梯，楼梯平台 、楼梯梯段）不小于1.22m。 3） 避难区应设置双向通讯系统以加强避难区与控制中心的联系。 4） 避难区面积应满足每两百人一个轮椅的空间（0.76m1.22m）的要求。,2.各国（地区）规范要求,英国规范The Building Regulations 2010 的Approved Document B对于避难区的定义为是供人员做短暂等待的相对安全区域，而不是供一些残疾人士被独自停留直到消防员营救或直到火灾扑灭的区域。以下的空间可作为避难区：一个封闭的隔间，防烟前室，避难走道、或防烟楼梯间。或者是足以避开火灾并有其独自疏散路径的开敞空间，比如屋顶、阳台、矮墙。,2

26、.各国（地区）规范要求,英国规范对于避难区的设置细节要求为： 1) 每个避难区需提供（0.9m1.4m）轮椅的通行，如果是用楼梯、前室或避难走道作为避难区域，轮椅的放置位置不能影响正常的人流疏散宽度。 2) 避难区域或疏散电梯必须有明显避难标识。 3) 避难区内设置紧急语音通话系统，以方便避难区内的人员告诉他人需要帮助或营救。,2.各国（地区）规范要求,香港规范设置要求： 1）大于25 层的建筑设置避难层，其避难层不能与其他建筑功能共用一层，可以与机房共用一层。 2）避难层中避难区的面积不能小于楼层建筑面积的50%，楼层净高不能小于2.3m。 3）对于楼层大于25 层小于40 层的住宅建筑可利

27、用满足避难层设置要求的屋顶楼层作为其避难层。 4）避难区的最小尺寸不能小于通过避难区楼梯宽度的50%。,2.各国（地区）规范要求,5）避难区与建筑的其它部分需进行防火分隔。 6）楼梯在避难层需断开并进行转换。 7）利用自然采光及设备采光，亮度不小于30lux。,2.各国（地区）规范要求,我国民用建筑设计通则GB 50352-2005规定，建筑高度超过100米的高层民用建筑应设置避难层（间），净高不应低于2m 。 我国2015年5月1日开始实行的建筑设计防火规范GB50016-2014第5.5.23条规定，建筑高度大于100m的公共建筑,应设置避难层(间)；第5.5.31条规定，建筑高度大于10

28、0m的住宅建筑应设置避难层,并应符合本规范第5.5.23条有关避难层的要求。,3. 我国规范设计要求,GB50016-2014第5.5.32条规定，建筑高度大于54m的住宅建筑，每户应有一间房间符合下列要求： 1 应靠外墙设置，并应设置可开启外窗； 2 内外墙体的耐火极限不应低于1.00h，该房间的门宜采用乙级防火门，外窗的耐火完整性不宜低于1.00h。,3. 我国规范设计要求,GB50016-2014第5.5.23条要求避难层(间)应符合下列规定: 1 第一个避难层(间)的楼地面至灭火救援场地地面的高度不应大于50m,两个避难层(间)之间的高度不宜大于50m; （我国大部分城市的消防登高车云

29、梯的高度约为50m左右，因此至少第一避难层间（45m）应该直接面向登高操作面为好。） 2 通向避难层的疏散楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开； 3 避难层(间)的净面积应能满足设计避难人数避难的要求,并宜按5.0人/m2计算;,3. 我国规范设计要求,4 避难层可兼作设备层。设备管道宜集中布置,其中的易燃、可燃液体或气体管道应集中布置,设备管道区应采用耐火极限不低于3.00h的防火隔墙与避难区分隔。管道井和设备间应采用耐火极限不低于2.00h的防火隔墙与避难区分隔,管道井和设备间的门不应直接开向避难区；确需直接开向避难区时,与避难层区出入口的距离不应小于5m,且应采用甲级防火门。 避难间内不应设置易燃、可燃液体或气体管道,不应开设除外窗、疏散门之外的其他开口;,3. 我国规范设计要求,5 避难层应设置消防电梯出口; 6 应设置消火栓和消防软管卷盘; 7 应设置消防专线电话和应急广播; 8 在避难层(间)进入楼梯间的入口处和疏散楼梯通向避难层(间)的出口处,应设置明显的指示标志; 9 应设置直接对外的可开启窗口或独立的机械防烟设施,外窗应采用乙级防火窗。,3. 我国规范设计要求,GB50016-2014第5.5.24 条规定，高层病房楼应在二层及以上的病房楼层和洁净手术部设置避难间。避难间应符合下列规定: 1 避难间服务的护理单元不应超过2个