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隨著人類文明的進(jìn)步,和平與發(fā)展成為兩大主流,但由于種族主義、恐怖主義、強(qiáng)權(quán)政治和地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡所造成的社會(huì)矛盾無(wú)處不在,所以人類仍然生存在戰(zhàn)爭(zhēng)和恐怖主義襲擊的危險(xiǎn)之中,并且襲擊目標(biāo)逐漸從軍事基地轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾?a target='_blank' style='font-size:1em; border-bottom:1px dotted blue;'>民用建筑(詞條“民用建筑”由行業(yè)大百科提供)、基礎(chǔ)設(shè)施和城市標(biāo)志性建筑。而經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、文化教育的普及,使人們對(duì)大型公共建筑(詞條“公共建筑”由行業(yè)大百科提供)的功能和美學(xué)要求越來(lái)越高。玻璃幕墻裝飾作為一種融建筑技術(shù)、建筑功能以及建筑藝術(shù)為一體的建筑外圍護(hù)構(gòu)件,在世界各國(guó)的高層標(biāo)志性建筑中被廣泛采用,成為現(xiàn)代建筑的一種標(biāo)志。在爆炸襲擊時(shí)間中,玻璃的散布和碎片的飛濺是人員受到傷害的主要原因之一。這就是要求作為建筑的重要要外圍護(hù)構(gòu)件玻璃幕墻具有一定的防爆性能,即在爆炸事件中能夠有效地減小甚至阻止碎片的飛濺,從而有效地減少傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。因此現(xiàn)代建筑防護(hù)技術(shù)將幕墻的防護(hù)作為重要的環(huán)節(jié)。
1.抗爆防護(hù)設(shè)計(jì)目標(biāo)
美國(guó)UFC一4一010一01(建筑防恐最低標(biāo)準(zhǔn)),根據(jù)潛在的結(jié)構(gòu)破壞和人員傷亡對(duì)新建建筑設(shè)定了5個(gè)防護(hù)等級(jí),見(jiàn)表1。為便于設(shè)計(jì)人員使用,DOD(美國(guó)國(guó)防部)頒布了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),量化地規(guī)定了每個(gè)防護(hù)等級(jí)對(duì)應(yīng)的設(shè)防炸彈當(dāng)量及最小防護(hù)距離,見(jiàn)表2.

美國(guó)總務(wù)管理局(GSA)、工業(yè)安全委員會(huì)(ISC)以及美國(guó)試驗(yàn)材料學(xué)會(huì)(ASTM)分別制定了:GSATSO1一2003《玻璃和窗戶系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)超壓荷載(詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供)下標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》、(ISC)Security Design Criteria for NewFederal Office Buildings and Major ModernizationProjects《新的聯(lián)邦辦公大樓和主要的現(xiàn)代化工程安全設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》、ASTM F 1642一04 Standard Test Method farGlazing and Glazing System Subjected to AirblastLoadings《玻璃和玻璃系統(tǒng)爆炸沖擊波荷載下的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》。這3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)建議通過(guò)試驗(yàn)確定玻璃的抗爆能力,如表3及圖1。

ASTM F 2248一03中推薦采用“安全防護(hù)距離、TNT當(dāng)量和3s等效設(shè)計(jì)荷載關(guān)系曲線圖”,根據(jù)實(shí)際的安全防護(hù)距離和TNT當(dāng)量,可以選出需要采用的3s等效設(shè)計(jì)荷載,然后根據(jù)規(guī)范ASTM E 1300一02中介紹的方法對(duì)玻璃幕墻進(jìn)行等效靜力設(shè)計(jì)。同時(shí)規(guī)定用于防爆的玻璃必須采用夾層玻璃。
2.防護(hù)措施
2.1周邊控制
周邊控制,即通過(guò)對(duì)建筑物外圍的控制來(lái)達(dá)到防護(hù)目的。外圍控制就是通過(guò)一些方法或手段使得爆炸物盡量地遠(yuǎn)離建筑。
常規(guī)的炸藥質(zhì)量約為1600kg/m3(約1001b/ft3),相當(dāng)于一個(gè)經(jīng)過(guò)有效包裝的手提裝置,僅僅只有0.014時(shí)(約0.5ft3)大小,可以裝在一個(gè)大些的公文包或箱子里。這種裝置可以很容易地帶入結(jié)構(gòu)內(nèi)部,一旦引爆,對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件(如承重柱等)會(huì)造成相當(dāng)大程度的破壞,并且對(duì)居住者造成相當(dāng)程度的傷害。因此,在公共場(chǎng)所入口、郵件收發(fā)室、裝貨場(chǎng)等地方設(shè)立檢查站可以有效的防止此類威脅進(jìn)入建筑物內(nèi)部。
車(chē)輛可以攜帶更多的炸藥,因此在建筑物外圍應(yīng)該設(shè)置合理的措施防止此種威脅的靠近。防護(hù)距離對(duì)建筑物抗爆有至關(guān)重要的作用。但很多大型的交通中心等,基本上就不存在防護(hù)距離或者防護(hù)距離不足。最主要的原因就是要想獲得理想的防護(hù)距離,建設(shè)成本就得增大。防護(hù)距離一般都是通過(guò)設(shè)置柵欄、抗爆墻、防撞柱等使爆炸物和襲擊目標(biāo)有一定的安全距離。為了美觀起見(jiàn),也可以使這些防撞裝置融入到街頭景觀當(dāng)中。
2.2增強(qiáng)自身抗力(詞條“抗力”由行業(yè)大百科提供)
建筑開(kāi)窗最常用的是退火玻璃(詞條“退火玻璃”由行業(yè)大百科提供),此外還有熱加固玻璃和回火玻璃。這些玻璃破碎時(shí)會(huì)產(chǎn)生大塊或小塊的、鋒利的碎片,在沖擊波沖擊下會(huì)高速飛入室內(nèi)造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
在抵御爆炸荷載的玻璃材料中,夾層玻璃通常是比較合適的選擇。與其他玻璃相比,其夾層結(jié)構(gòu)可以減少爆炸、咫風(fēng)等帶來(lái)的影響。同時(shí),夾層玻璃還可以添加色彩、反射涂層、絲印(詞條“絲印”由行業(yè)大百科提供)圖案和顏料,所以?shī)A層玻璃能滿足美觀、安全和富于表現(xiàn)力的要求。對(duì)于玻璃窗戶系統(tǒng),可以通過(guò)使用不同類型的夾層安全玻璃來(lái)得到高的防護(hù)等級(jí)。夾層玻璃是用兩張火多層清晰\帶色彩、低輻射、帶圖案、用金屬線加固或反射的玻璃璃,與一層或多層PVB薄片永久粘合在一起制成。這種玻璃可進(jìn)行退火(詞條“退火”由行業(yè)大百科提供),板層可在厚度上改變。保護(hù)級(jí)別可以由不同層壓玻璃配置來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)夾層玻璃破碎后,絕大多數(shù)玻璃碎片會(huì)粘附在PVB膠片(詞條“PVB膠片”由行業(yè)大百科提供)上。
中空玻璃由兩塊玻璃板組合而成,兩塊玻璃板之間密封有空氣。兩塊玻璃板可以是普通平板玻璃、夾層玻璃或鋼化玻璃等。中空玻璃能起到很好的隔熱隔音效果。Norville等研究發(fā)現(xiàn),由兩片普通單片玻璃構(gòu)成的中空玻璃能對(duì)建筑物內(nèi)人員起到很好的保護(hù)作用。
復(fù)合玻璃能充分發(fā)揮各層玻璃的抗爆特性,起到很好的抗爆作用。在2001年,Norville提出由兩片夾層玻璃構(gòu)成的中空玻璃能起到最有效的抗爆作用,但由于經(jīng)濟(jì)性原因,其在實(shí)際中的應(yīng)用受到限制。這種玻璃在個(gè)別建筑中也有所應(yīng)用,如CCTV新臺(tái)址的幕墻玻璃,該復(fù)合玻璃配置由外向內(nèi)所用的材料依次是:鋼化夾層玻璃+12mm厚中空層+鋼化夾層玻璃,其中,鋼化夾層玻璃為:8mm厚鋼化玻璃+1.52mm PVB膜+8mm厚鋼化玻璃。合理確定玻璃單元尺寸和增加玻璃在窗框中支撐深度一餓對(duì)玻璃抵抗抗暴荷載有比較明顯的提高。此外,還可以通過(guò)對(duì)窗戶添加中框來(lái)提高其抗暴能力。
當(dāng)沖擊波荷載較小時(shí),夾層玻璃、中空玻璃、復(fù)合玻璃等具有比較好的抗爆效果,但是當(dāng)沖擊波荷載非常大時(shí),要想保證玻璃不發(fā)生破壞,就要求玻璃本身以及玻璃框、墻體等必須有足夠的強(qiáng)度(詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供)去承受沖擊波荷載,而這些顯然很難實(shí)現(xiàn)。
2.3碎片阻擋系統(tǒng)
除了增強(qiáng)構(gòu)件本身的抗力來(lái)抵抗爆炸荷載,還有另外一種設(shè)計(jì)方法,那就是增強(qiáng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耗能能力,即允許構(gòu)件承受巨大變形(詞條“變形”由行業(yè)大百科提供)甚至遭到破壞,但是不會(huì)對(duì)建筑物內(nèi)的人員和財(cái)產(chǎn)造成大的傷害和破壞。
2.3.1抗爆防護(hù)膜ASF(Anti一Shatter Film)
為了滿足玻璃抵抗較大爆炸沖擊波荷載的能力,研究機(jī)構(gòu)開(kāi)發(fā)出了許多新的玻璃抗爆防護(hù)膜ASF(Anti一Shatter Film)。此類薄膜應(yīng)用于窗戶裝配業(yè),是一種低成本的保護(hù)措施,能在爆炸時(shí)對(duì)建筑居住者提供一定程度的保護(hù)作用。大多數(shù)的ASF都是基于聚酷纖維材料并涂有粘結(jié)劑而成,具有透明和著色特性。防護(hù)膜貼于玻璃內(nèi)表面,可以提供建筑美觀所需要的色彩和形式。
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