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摘要:天津8.12爆炸事件造成严重后果,如何科学逃生成为国民关注的重要事情。本文结合天津8.12爆炸事件,介绍了爆炸和综合逃生法的基本知识,把综合逃生法从地震灾害逃生应用推广到了爆炸灾害逃生应用。针对高层剪力墙住宅,给出了甲类仓储物爆炸的逃生流程划分,针对不同阶段的灾害,根据综合逃生法给出了相应的目标安全区、逃生行为,并用实际案例验证了综合逃生法的合理性。本文的逃生方法可供其他环境和爆炸情况下逃生参考。
天津8.12爆炸事件发生之后,如何科学逃生再次成为国民关注的重要事情。目前国内关于地震、爆炸等复杂灾害下的逃生研究还较少,对爆炸工况下民用建筑物内部的人员逃生更是缺乏研究。突发的大爆炸灾害不同于火灾、洪水等灾害,具有突发性、持时短、次生灾害严重、情况复杂的特点。大爆炸灾害更加接近大震或者巨震灾害,两者逃生的理念具有一定的共性,但是爆炸灾害引起的逃生又有自己的特殊性,需要专门研究。本文尝试对甲类仓储物爆炸下高层剪力墙住宅人员的逃生进行探讨。
根据使用或产生物质发生的火灾危险性不同,《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)[ ](下简称防火规范)把物质分为“甲、乙、丙、丁、戊”五种类别,甲类物质最易燃烧或者爆炸,典型的甲类物质有闪点小于280C的液体,爆炸下限小于10%的气体等,如乙醇、乙炔、氢气等,天津8.12大爆炸的主要物质应属于甲类物质。《危险化学品经营企业开业条件和技术要求 (GB 18265-2000》要求:大中型危险化学品仓库应与周围公共建筑物、交通干线(公路、铁路、水路)、工矿企业等距离至少保持1000m。《防火规范》则要求甲类库房/厂房距离高层建筑物不小于50m。
基于上述规定和实际情况,为了适当简化问题,本文做以下假定:1. 本文研讨的仓储为大中型甲类物质仓储;2. 爆炸距离高层剪力墙住宅不小于500m;3.剪力墙住宅的人员具有一定移动能力如中青年、儿童、活动能力较强的老人;4.不同区域的安全性是不同的,人员向更高等级安全区域转移。
本文拟先简单介绍爆炸和综合逃生法的基本概念,分析高层住宅剪力墙在爆炸中的灾害,然后给出相应的逃生流程和不同阶段目标安全区、逃生路径、逃生行为,并用爆炸逃生的实际案例进行验证。
一、爆炸
爆炸是指物质在瞬间急剧释放或者转化能量的现象,根据能量来源的不同,可以分为物理爆炸、核爆炸、化学爆炸三大类型。化学变化是指物质在短时间产生化学反应,生成其他物质,产生高温、高压而形成的爆炸,具有速度快、释放热量多、冲击波威力强大的特点。
根据化学反应的不同,化学性爆炸可分为3类,1.简单分解爆炸,例如乙炔分解爆炸;2.复杂分解爆炸,如炸药爆炸;3.混合物爆炸,如氢气、天然气、煤粉等与空气混合的爆炸。放热、生成气体、高速反应是化学性爆炸的三个充分条件。
甲类仓储物爆炸大多为简单分解爆炸或者混合物爆炸,或两者的组合。这也是我国居民常见的化学爆炸形式,本次天津8.12爆炸应该属于上述爆炸形式,
二、综合逃生法
综合逃生法(姚攀峰,2012)[3]最初是源于地震逃生研究提出的,该逃生方法已经被用到雅安地震灾后逃生培训等。由于大爆炸灾害与大震、巨震灾害具有类似的灾害特点,综合逃生法可推广到爆炸灾害下的逃生。推广后的综合逃生法认为由于地震(爆炸)逃生涉及到环境、人员、地震(爆炸)三者,远较其他逃生复杂,需要针对具体的环境、地震(爆炸)和逃生人员状况,综合考虑各方面因素,结合具体的逃生安全目标,选择合适的逃生路径和逃生行为,采用正确的逃生流程,得到成功概率比较高的地震(爆炸)逃生方法。该方法被称之为综合逃生法,由四要素 “目标安全区、逃生路径、逃生流程、逃生行为”组成。本文尝试把综合逃生法应用到高层剪力墙住宅人员在大爆炸下的逃生。
为了便于研究问题,引入逃生中的逃生安全函数、逃生目标、安全区等级。
从地震(爆炸)逃生角度出发,逃生安全目标可进一步划分为4个级别。
A级安全目标:逃生人员生理上未受伤害,减少心理伤害、财产等其他损失
这是较B级安全目标更高的要求,不允许逃生人员有生理伤害,同时没有心理伤害,财产损失轻微。
B级安全目标:逃生人员生理上未受轻伤,
这是比较高的安全要求,允许逃生人员有心理惊吓,但是不允许生理上受到轻微或者严重伤害,有一定财产损失。
C级安全目标:逃生人员生理上未受重伤
这是中等安全要求,允许有轻伤,如,磕碰等,没有受到严重伤害,财产损失较为严重。
D级安全目标:逃生人员生存
这是比较低的安全要求,允许逃生人员有重伤,财产损失严重。
爆炸安全区与地震安全区有较大区别,在冲击波与爆炸碎片作用下,爆炸安全区可参见表 1。
三、高层剪力墙住宅人员在爆炸下的综合逃生
高层剪力墙住宅是城市常用的一种房屋结构形式,国内绝大多数高层住宅为钢筋混凝土剪力墙结构。剪力墙结构房屋的承重墙体为钢筋混凝土剪力墙,少量墙体为砌体填充墙,楼板为现浇钢筋混凝土楼板,参见图 1和图 2,通常较少做吊顶。剪力墙高度和宽度可与整栋建筑相同,主要承受水平力和竖向力,以受剪和受弯为主,所以称为剪力墙。[3]
图 1高层剪力墙住宅(摄影:姚攀峰)
图 2某剪力墙住宅标准层示意图(结构设计:姚攀峰)
剪力墙住宅人员在爆炸中的逃生流程分为4个阶段,可参见图 3,在爆炸发生后为3个阶段,不同的阶段发生不同的主要灾害,有不同的目标安全区、逃生路径、逃生行为。
图 3逃生流程图
阶段1:甲类物质引燃至爆炸发生
对于阶段1,爆炸可导致以下主要灾害: 1.冲击波,在冲击波作用下,直接造成人员伤亡,可参见图 4。2.爆炸碎片,在爆炸产生的碎片作用下,直接造成人员伤亡。
目标安全区1可设置为垂直于爆炸传播方向的剪力墙后侧区域,典型安全区可参见图 5。逃生人员发现甲类仓储区冒烟或者燃烧之后,可快速移动到目标区域,采用伏倒护头行为。
图 4在爆炸冲击波下高层剪力墙住宅示意图
图 5 B1户型典型目标安全区示意图(蓝色区域)
根据对爆炸的研究成果,爆炸时冲击波超压对建筑物破坏作用可参见表 2,对人员的伤害作用可见表 3。
表 2 1000KgTNT地面爆炸时冲击波超压对建筑物的破坏作用
表 3冲击波超压对人员的伤害作用
从表 3可知,但冲击波为30KPa时,可造成人体听觉器官损伤或骨折,从表 2可知,同样的冲击波,房屋墙体(砌体)开始裂缝,可以抵抗冲击波,保护人员安全。所以,在第一阶段,对于与爆炸源距离相同的情况下,高层剪力墙住宅室内较室外通常更加安全。
注意:由于本示例建筑物的卫生间为砌体结构,为非安全区域,不允许在爆炸中躲到该区域。
阶段2:爆炸之后至人员首次离开建筑物
在阶段2,爆炸可导致以下主要灾害:1.主结构局部倒塌。2.次结构和非结构构件局部倒塌,由于对次结构和维护结构等非结构构件要求较低,规范允许其先于主结构破坏,有可能局部破坏或者倒塌。3. 爆炸火灾,住宅设置有厨房,有燃气,且有大量的电线,有可能在爆炸中发生火灾。4.践踏伤亡,人群在爆炸事故逃生中可能发生践踏伤亡。
高层剪力墙住宅整体结构性能良好,整体倒塌的概率较小,主要灾害是次结构和非结构构件的破坏或者倒塌,爆炸火灾等,所以目标安全区2可设置在主建筑物背离爆炸源一定距离的室外区域,该距离应该大于爆炸碎片。可携带必要的物品,如手机、钥匙、特殊贵重物品等,穿上登山鞋等保护性能较好的鞋子,采用速走方式有序撤离到到目标安全区2,如有条件可带上安全帽。
阶段3,人员首次离开住宅之后至疏散
在阶段3,爆炸可导致以下主要灾害:1.化学物品等次生灾害,可能造成氰化钾等危险物泄漏。2.心理伤害:恐慌、惊吓等。
目标安全区3设置在无污染区域,在确定污染信息之后,可采用汽车等交通方式有效撤离。
四、逃生案例
爆炸逃生案例对爆炸逃生有着非常重要的作用,部分实例可参见表 4。
表 4地震逃生案例
案例1、3、4的逃生人员位于距离爆炸一定距离的高层剪力墙住宅房屋,从本表所述可知,在第一阶段主要的灾害是冲击波或爆炸碎玻璃对人员造成伤害,在第二阶段,由于高层住宅剪力墙房屋整体性能较好,主体结构没有倒塌。但是维护结构或者次结构在冲击波作用下破坏或者倒塌,对于人员造成伤害,由于部分疏散人员鞋子较差,破碎玻璃对人员造成一定的伤害。从实际逃生案例来看,综合逃生法是合理的,可用于高层剪力墙住宅人员在爆炸下逃生。
五、总结
本文结合天津8.12爆炸事件,介绍了爆炸和综合逃生法的基本知识,把综合逃生法从地震灾害逃生应用推广到了爆炸灾害逃生应用。针对高层剪力墙住宅,给出了甲类仓储物爆炸的逃生流程划分,针对不同阶段的灾害,根据综合逃生法给出了相应的目标安全区、逃生行为,并用实际案例验证了综合逃生法的合理性。本文的逃生方法可供其他环境和爆炸情况下逃生参考。目前对爆炸逃生研究还有限,应进一步加强爆炸下的逃生研究。
参考文献:
略
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GMT+8, 2024-7-28 00:56
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