日本中小學(xué)校建筑抗震防災(zāi)經(jīng)驗(yàn)研究

　　日本中小學(xué)校建筑單體設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)研究

　?。苯Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　作為應(yīng)急避難場(chǎng)所的學(xué)校建筑的結(jié)構(gòu)安全是其核心的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，只有保證結(jié)構(gòu)安全的前提，才可能發(fā)揮其他方面的作用。日本現(xiàn)行建筑基準(zhǔn)法規(guī)定中小學(xué)校建筑耐震性能的目標(biāo)是：中等強(qiáng)度地震，即震級(jí)為5 度強(qiáng)度時(shí)，建筑不受損；大地震時(shí)，即震級(jí)6~7 度強(qiáng)度時(shí)，建筑雖然有受損的可能，但不會(huì)倒塌，對(duì)人的生命安全部造成威脅。

　　Is 值≥0.7

　　在進(jìn)行建筑的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度指標(biāo)C 的同時(shí)加強(qiáng)韌性指標(biāo)F，建筑擁有足夠的韌性才能抵御地震所引起的擺動(dòng)。E0=C (強(qiáng)度的指標(biāo))× F (韌性的指標(biāo))，E0為影響結(jié)構(gòu)抗震性能指標(biāo)Is 值的最重要因數(shù)。

不同建筑的受力表現(xiàn) （左-強(qiáng)度大，韌性??；右-強(qiáng)度小，韌性大）
[資料來(lái)源；日本文部科學(xué)省資料]

不同建筑的性能指標(biāo)
[資料來(lái)源；作者根據(jù)日本文部科學(xué)省資料翻譯整理]

　　日本相關(guān)的建筑設(shè)計(jì)規(guī)范還規(guī)定，一般小學(xué)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為3 層以下，不得不超過(guò)時(shí)，應(yīng)將主要教學(xué)空間布置于低層，同時(shí)不可超過(guò)5 層；中學(xué)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般控制在4 層以下，不可超過(guò)6 層。設(shè)計(jì)時(shí)，建筑物的形狀應(yīng)該盡量規(guī)則方正，避免產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致構(gòu)造性失衡而變形、扭曲，同時(shí)避免懸挑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?？紤]地震、風(fēng)的水平力的設(shè)計(jì)。注意保證各層各方位配置足夠的抗震墻，結(jié)構(gòu)加固需要所設(shè)置的二次墻應(yīng)與原有的柱子、梁等做好剛性連接，使二次墻與原有結(jié)構(gòu)形成一個(gè)統(tǒng)一的整體結(jié)構(gòu)。連廊、構(gòu)架、煙囪等附屬物應(yīng)注意與主體結(jié)構(gòu)的連接，教學(xué)樓、體育館與連廊之間也應(yīng)互相拉結(jié)，形成整體。加建、擴(kuò)建工程同樣要注意與原結(jié)構(gòu)主體的連接。

　　2交通流線設(shè)計(jì)

 　　長(zhǎng)岡市立東中學(xué)校外部支援物資的 搬運(yùn)流線及殘疾人的避難流線
[資料來(lái)源：作者根據(jù)《學(xué)校設(shè)施防災(zāi)機(jī)能提高研究報(bào)告書(shū)（日）》]翻譯整理

　　交通流線設(shè)計(jì)上，應(yīng)注意分區(qū)流線的設(shè)計(jì)，將開(kāi)放與非開(kāi)放部分區(qū)分開(kāi)，使社區(qū)公共活動(dòng)開(kāi)展時(shí)較少的影響學(xué)生的正常上課。流線應(yīng)盡量簡(jiǎn)明直接，特別是災(zāi)害時(shí)期作為收容人員的空間。為了保證非常時(shí)期能迅速的避難，一般應(yīng)保證兩條以上的疏散流線。災(zāi)害時(shí)期應(yīng)確保復(fù)數(shù)的避難路徑，平時(shí)不需使用的通道可作上鎖管理，鎖應(yīng)可從內(nèi)側(cè)簡(jiǎn)易開(kāi)啟。

　　豎向交通設(shè)計(jì)，必須滿足上下課、體育運(yùn)動(dòng)等正常教學(xué)活動(dòng)的交通需要，還應(yīng)考慮學(xué)校開(kāi)放時(shí)的人數(shù)規(guī)模，達(dá)到使用要求。另外，還應(yīng)滿足緊急時(shí)期作為應(yīng)急避難場(chǎng)所時(shí)避難人員、醫(yī)護(hù)人員及貨物的交通需要。應(yīng)該滿足無(wú)障礙設(shè)計(jì)要求，方便殘疾兒童、學(xué)校開(kāi)放時(shí)的老年人及緊急避難時(shí)的傷殘人士使用。在適當(dāng)位置設(shè)置電梯，供殘疾兒童、教職員，學(xué)校開(kāi)放時(shí)的老年人使用，或供學(xué)校飲食等物品的搬運(yùn)使用。建筑基準(zhǔn)法規(guī)定，小學(xué)學(xué)校建筑樓梯設(shè)計(jì)，梯段寬度不應(yīng)小于1400mm，踏面寬度不小于260 mm,每級(jí)踏步高度不大于160 mm；中學(xué)學(xué)校建筑樓梯設(shè)計(jì)，梯段寬度不應(yīng)小于1400mm，踏面寬度不小于260 mm,每級(jí)踏步高度不大于180 mm。

　　走廊 樓梯等為了滿足日常使用及避難時(shí)的安全通行，應(yīng)確保必要的采光，并保持整潔，通暢，不宜過(guò)多彎曲轉(zhuǎn)折。建筑基準(zhǔn)法規(guī)定，學(xué)校建筑走廊兩側(cè)布置教室或其他用房的，走廊凈寬應(yīng)不小于2300mm，其他走廊凈寬不小于1800 mm。常在一些設(shè)計(jì)中，將走廊寬度設(shè)計(jì)到3 至4 米，在平時(shí)可提供較寬闊的課外活動(dòng)空間，在災(zāi)情發(fā)生時(shí)又有利于人流疏散。

日本學(xué)校走廊空間 [資料來(lái)源：左-作者自攝，右-導(dǎo)師湯朝暉研究員拍攝]

　　3各用房、設(shè)施設(shè)計(jì)

　　作為避難所必要的空間包括兩個(gè)主要部分：

　　一是地域居民必要的避難生活空間，除了居住空間以外，還包括日常生活不可缺少的洗臉、淋浴、廁所、洗滌、更衣、炊事等空間；

　　二是避難所必要的營(yíng)運(yùn)空間，營(yíng)運(yùn)職員和自愿參加者的辦公室、會(huì)議空間，救護(hù)及賑濟(jì)空間，休息空間，食品及其他救援物資的搬入、區(qū)分、保管、配給的空間，信息收集、傳達(dá)、聯(lián)絡(luò)的空間等。避難居民的生活空間與避難所的營(yíng)運(yùn)空間應(yīng)盡量劃分在不同區(qū)域，避免相互的干擾。

　　下面以長(zhǎng)岡市立東中學(xué)校為例說(shuō)明學(xué)校內(nèi)各功能空間的布置特點(diǎn)。

長(zhǎng)岡市立東中學(xué)校一層平面圖
[資料來(lái)源：作者根據(jù)《學(xué)校設(shè)施防災(zāi)機(jī)能提高研究報(bào)告書(shū)（日）》翻譯整理]

 
　?、?nbsp;過(guò)渡空間
　?、?nbsp;半室外空間，當(dāng)有積雪或下雨的惡劣天氣條件時(shí)，可以此空間代替室外廣場(chǎng)進(jìn)行救援。
　?、?nbsp;避難者各種需求所對(duì)應(yīng)的設(shè)備的存放，包括暖氣設(shè)備、床具、凈水設(shè)備、臨時(shí)衛(wèi)生間、電視電話線路等。
　?、?nbsp;保健室進(jìn)行救護(hù)活動(dòng)，應(yīng)有相應(yīng)醫(yī)療設(shè)施。應(yīng)與運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、體育館相連，一方面保證救護(hù)能及時(shí)開(kāi)展，另一方面方便救護(hù)車輛的進(jìn)出。
　?、?nbsp;開(kāi)放區(qū)域。

　　學(xué)校設(shè)計(jì)時(shí)各個(gè)功能空間的設(shè)計(jì)特點(diǎn)如下：

　　普通課室——應(yīng)根據(jù)需要預(yù)留水栓與給水、排水、插座等設(shè)備的空間。墻面確保安裝足夠面積的公告牌，隨時(shí)更新地震及其他災(zāi)害的預(yù)報(bào)及避難時(shí)期的相關(guān)信息。

　　美術(shù)教室、實(shí)驗(yàn)室等——注意揮發(fā)性高的涂料、實(shí)驗(yàn)藥物等危險(xiǎn)物品的安全存放，一般存放在準(zhǔn)備室內(nèi)，并應(yīng)對(duì)藥物及藥品架進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸蹋ＷC牢固，防止地震時(shí)掉落傷人。

　　保健室、教育咨詢室（心理咨詢室）——保健室應(yīng)設(shè)置于與室內(nèi)外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地緊密聯(lián)系并且救護(hù)車容易到達(dá)的位置，同時(shí)應(yīng)與教師辦公室、保持聯(lián)系，方便教師管理，還可靠近廁所，方便使用。保健室可考慮同時(shí)作為健康教育中心，故宜設(shè)置于便于訪問(wèn)、咨詢的明顯位置。教育咨詢室（心理咨詢室）可考慮與保健室聯(lián)合規(guī)劃，臨近設(shè)置。

　　特別活動(dòng)室——特別活動(dòng)室是為社區(qū)開(kāi)放活動(dòng)或?qū)W校逃生演練活動(dòng)需要設(shè)置的特別用房，應(yīng)預(yù)留足夠的空間面積。

　　廣播室——般設(shè)計(jì)成雙層地板，地板下埋設(shè)各種相應(yīng)線路。

　　教師辦公室——應(yīng)安排在適當(dāng)?shù)奈恢?，辦公室內(nèi)設(shè)置防災(zāi)相關(guān)設(shè)備，安裝火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警器、防排煙聯(lián)動(dòng)操作盤(pán)等，并設(shè)緊急用廣播設(shè)備。教職工辦公室應(yīng)有良好的視線，門(mén)窗隔扇等應(yīng)使用透明玻璃，保證教職員的視線可以觀察到周圍的情況，了解校內(nèi)學(xué)生情況?？紤]開(kāi)放活動(dòng)或?yàn)?zāi)害時(shí)期的校外人員的空間需要，為不同需要預(yù)留足夠的空間。

　　教師辦公室等管理用房常在災(zāi)害時(shí)期作為避難所營(yíng)業(yè)管理用房使用。

　　運(yùn)動(dòng)設(shè)施設(shè)計(jì)——

　　室內(nèi)體育館常在災(zāi)害時(shí)期作為避難場(chǎng)所使用，是緊急時(shí)期避難居民最主要的生活空間，應(yīng)考慮自然通風(fēng)、采光設(shè)計(jì)，設(shè)置廁所、更衣室、儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)等。體育館的空間大小應(yīng)考慮避難居民的數(shù)量，還應(yīng)考慮避難居民的行李存放空間。

日本學(xué)校室內(nèi)體育館 [資料來(lái)源：左-導(dǎo)師湯朝暉研究員拍攝；右-作者自攝]

　　在條件允許情況下盡量設(shè)置游泳池，并設(shè)置必要的監(jiān)視室、急救處理的救護(hù)室、醫(yī)務(wù)室等；災(zāi)害時(shí)可將游泳池內(nèi)的水作為防火用水、廁所沖洗水等利用，經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，還可以作為飲用水。用地面積不足情況下，可將游泳池設(shè)置于體育館屋頂上，并做好屋頂防水處理。

　　設(shè)備用房——為了滿足作為區(qū)域的防災(zāi)避難場(chǎng)所的設(shè)備要求，需獨(dú)立設(shè)置相應(yīng)的設(shè)備用房，如發(fā)電間、水泵房、監(jiān)控警報(bào)中心等。

　　防災(zāi)倉(cāng)庫(kù)——校內(nèi)明顯位置設(shè)有儲(chǔ)備倉(cāng)庫(kù)，存儲(chǔ)應(yīng)急物資，倉(cāng)庫(kù)可設(shè)置在建筑內(nèi)的固定房間內(nèi)，也可是放置在學(xué)校公共區(qū)域的柜式防災(zāi)倉(cāng)庫(kù)。應(yīng)急物資主要包括：

　　洗手間與浴室（組裝式廁所等，是災(zāi)民最關(guān)注的問(wèn)題）
　　食物與水(面包、速食米、凈水機(jī)-用于凈化泳池水或消防水源供飲用)
　　電氣設(shè)備與通信設(shè)施（電話、電視、收音機(jī)等）
　　供冷、供暖、照明、通風(fēng)設(shè)施（如柴油發(fā)電機(jī)等）
　　老年人、兒童與殘疾人用品（如奶粉、紙尿褲等）
　　醫(yī)療器材（如急救箱、擔(dān)架等）
　　其它生活物資的儲(chǔ)備（衛(wèi)生用紙、防寒物品等）

[NextPage]

　　日本中小學(xué)?？拐鸱罏?zāi)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

　　日本中小?？拐鸱罏?zāi)設(shè)計(jì)首先是在結(jié)構(gòu)上保證其安全性，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求高于一般建筑的標(biāo)準(zhǔn)。其次在規(guī)劃、疏散設(shè)計(jì)時(shí)都考慮到作為避難場(chǎng)所的使用需要。預(yù)留足夠的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)面積，平時(shí)用于學(xué)生活動(dòng)，災(zāi)害發(fā)生時(shí)供大量避難居民聚集、物資的運(yùn)送及發(fā)放和其他各種活動(dòng)。疏散空間相對(duì)寬裕，也是考慮到了避難時(shí)期大量避難居民聚集的疏散需要，在物資發(fā)放過(guò)程中，必要時(shí)還可以將應(yīng)急物資暫時(shí)放置在走廊空間。除了室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，日本中小學(xué)校一般都配有室內(nèi)體育館，體育館一般規(guī)模不大，也沒(méi)有設(shè)置固定座位席，這樣體育館整個(gè)完整的空間都能在災(zāi)害時(shí)期為附近居民提供暫時(shí)居住的空間。為了給避難者盡量提供舒適的居住環(huán)境，體育館會(huì)考慮通風(fēng)、暖氣、照明等生活設(shè)備。校內(nèi)一般設(shè)有倉(cāng)庫(kù)，儲(chǔ)存體育設(shè)施和應(yīng)急物資，一般設(shè)于體育館、或室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)一側(cè)，又或者是單獨(dú)放置的物資儲(chǔ)存箱。

植物、花盆

售賣機(jī)

其他家具

　　日本中小學(xué)校在設(shè)計(jì)時(shí)不追求形式的新穎，而是提倡標(biāo)準(zhǔn)化。很多空間用房面積并不大，如教師辦公室的人均面積，而是將更多的空間面積用于公共活動(dòng)和疏散。日本雖然很重視室外運(yùn)動(dòng)場(chǎng)，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)用地常占學(xué)?？傆玫氐囊话胱笥遥\(yùn)動(dòng)場(chǎng)也只是簡(jiǎn)單的平整地面，并沒(méi)有鋪設(shè)塑膠跑道或其他設(shè)施。

　　為保證學(xué)校自身的安全，日本中小學(xué)校內(nèi)配有適當(dāng)?shù)姆罏?zāi)設(shè)備和緊急報(bào)警系統(tǒng)。災(zāi)害發(fā)生后，學(xué)校作為避難場(chǎng)所是在市政府相關(guān)職能部門(mén)組織、學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)和教職工配合下進(jìn)行的，在學(xué)校作為避難所運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，需要與各個(gè)部門(mén)、社會(huì)各組織以及居民取得聯(lián)系、相互協(xié)調(diào)或發(fā)布消息，這就要求中小學(xué)校內(nèi)配備必要的情報(bào)通信設(shè)備。

　　日本對(duì)細(xì)節(jié)的考慮非常周到。在避難時(shí)期，廁所和淋浴間是最需要的設(shè)施，但學(xué)校內(nèi)已有的廁所和淋浴間數(shù)量往往很難滿足避難時(shí)的大量避難者的需要，故日本中小學(xué)校在設(shè)計(jì)時(shí)常在室外廣場(chǎng)預(yù)留相應(yīng)的上下水接口，供避難時(shí)期臨時(shí)搭建廁所和淋浴間使用。另外，日本中小學(xué)校還特別考慮到避難時(shí)期的一些需要照顧的老弱病殘人士，校內(nèi)，一般在體育館附近會(huì)設(shè)置無(wú)障礙衛(wèi)生間，一些學(xué)校還設(shè)有電梯和特別為體弱老人、兒童設(shè)計(jì)的室內(nèi)溫度可調(diào)節(jié)的獨(dú)立避難房間。

　　日本中小學(xué)校抗震防災(zāi)設(shè)計(jì)是在長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)累積的結(jié)果，即使是現(xiàn)在，很多相關(guān)的設(shè)計(jì)方法、配套設(shè)備設(shè)施以及學(xué)校的防災(zāi)計(jì)劃也還在調(diào)整和完善中。

　　日本中小學(xué)校在設(shè)計(jì)時(shí)即考慮了講學(xué)校作為緊急避難場(chǎng)所，因應(yīng)作為避難場(chǎng)所的各種需要，在設(shè)計(jì)上也有所反映。首先規(guī)劃、疏散設(shè)計(jì)時(shí)都考慮到作為避難場(chǎng)所的使用需要，預(yù)留足夠的運(yùn)動(dòng)場(chǎng)面積。建筑設(shè)計(jì)時(shí)要保證足夠的抗震安全性能，不追求形式的新穎，疏散空間相對(duì)寬裕，一般都配有室內(nèi)體育館等。日本中小學(xué)校內(nèi)還配有適當(dāng)?shù)姆罏?zāi)設(shè)備和緊急報(bào)警系統(tǒng)。在其他細(xì)部設(shè)計(jì)時(shí)，還考慮了在室外廣場(chǎng)預(yù)留相應(yīng)的上下水接口，供避難時(shí)期臨時(shí)搭建廁所和淋浴間使用，無(wú)障礙衛(wèi)生間，電梯和特別為體弱老人、兒童設(shè)計(jì)的室內(nèi)溫度可調(diào)節(jié)的獨(dú)立避難房間等。

　　日本中小學(xué)校建筑抗震性能提高的特點(diǎn)

　　日本的抗震性能提高計(jì)劃是在1995 年阪神大地震后全面展開(kāi)的，至今已經(jīng)持續(xù)了15 年，并且還在進(jìn)行中。要在全國(guó)范圍內(nèi)全面的完成提高中小學(xué)校設(shè)施抗震性能的工程必然需要一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程。

　　補(bǔ)強(qiáng)方法的不斷研究、更新。在 1995 年以前，日本最常用的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)方法是加建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻，而在1995 年以后，鋼架斜向支撐得到了很好的發(fā)展，成為另一個(gè)常用補(bǔ)強(qiáng)方法。除此之外，更多的新抗震加固方法還在研究、實(shí)踐當(dāng)中，如隔震技術(shù)、樹(shù)脂抗震繃帶、構(gòu)造微縫等。不斷的研究創(chuàng)新是日本抗震技術(shù)領(lǐng)先的保證，也是推動(dòng)中小學(xué)校設(shè)施抗震性能提高的技術(shù)力量。

　　注重抗震修復(fù)工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，及時(shí)與社會(huì)交流分享經(jīng)驗(yàn)。在經(jīng)歷地震后，注重抗震修復(fù)工程效果驗(yàn)證，對(duì)于有效的方法鼓勵(lì)并推行，若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，則及時(shí)探討研究，尋找解決方法。

　　重視非結(jié)構(gòu)部件的改修，關(guān)注細(xì)節(jié)。認(rèn)為抗震性能的提高并不僅僅是建筑結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，而注意到非結(jié)構(gòu)部件在地震中的破壞和影響。對(duì)細(xì)節(jié)的考慮，是日本相當(dāng)突出的一個(gè)特點(diǎn)。

　　提高中小學(xué)校建筑的抗震性能是中小學(xué)校作為應(yīng)急避難場(chǎng)所的基本要求。抗震性能的提高包括結(jié)構(gòu)抗震補(bǔ)強(qiáng)和非結(jié)構(gòu)部件的改修兩個(gè)方面?？拐鹧a(bǔ)強(qiáng)可綜合運(yùn)用以下方法：加設(shè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)墻、增加混凝土斜向支撐、屋蓋水平拉結(jié)措施、鋼架斜向支撐、翼墻、基礎(chǔ)改造等增加建筑物強(qiáng)度的方法，以及柱子外包鋼板或碳素纖維、柱下包鋼帶、減輕自重如體育館輕質(zhì)屋頂?shù)奶鎿Q、加設(shè)抗震縫等控制建筑構(gòu)件變形的方法。非結(jié)構(gòu)部件主要包括非結(jié)構(gòu)建筑部件、設(shè)備以及用品三大部分，這些非結(jié)構(gòu)部件都需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男藓图庸?，保證一定的抵御地震作用的能力。這些抗震性能提高的工程都將在每年的修復(fù)工程計(jì)劃的指導(dǎo)下完成。