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玻璃幕牆抗爆防護設計研究

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  隨著人類文明的進步,和平與發展成爲兩大主流,但由于種族主義、恐怖主義、強權政治和地區經濟發展不平衡所造成的社會矛盾無處不在,所以人類仍然生存在戰爭和恐怖主義襲擊的危險之中,並且襲擊目標逐漸從軍事基地轉變爲重要的民用建築、基礎設施和城市標志性建築。而經濟的發展、文化教育的普及,使人們對大型公共建築的功能和美學要求越來越高。玻璃幕牆裝飾作爲一種融建築技術、建築功能以及建築藝術爲一體的建築外圍護構件,在世界各國的高層標志性建築中被廣泛采用,成爲現代建築的一種標志。在爆炸襲擊時間中,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。這就是要求作爲建築的重要要外圍護構件玻璃幕牆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産損失。因此現代建築防護技術將幕牆的防護作爲重要的環節。
  
  1.抗爆防護設計目標
  
  美國UFC一4一010一01(建築防恐最低標准),根據潛在的結構破壞和人員傷亡對新建建築設定了5個防護等級,爲便于設計人員使用,DOD(美國國防部)頒布了相應的標准,量化地規定了每個防護等級對應的設防炸彈當量及最小防護距離。  
  美国总务管理局(GSA)、工业安全委员会(ISC)以及美国试验材料学会(ASTM)分别制定了:GSATSO1一2003《玻璃和窗户系统在动态超压荷载下标准试验方法》、(ISC)Security Design Criteriafor New Federal Office Buildingsand Major Modernization Projects《新的联邦办公大楼和主要的现代化工程安全设计准则》、ASTMF1642一04Standard Test Methodfar Glazingand Glazing System Subjectedto Airblast Loadings《玻璃和玻璃系统爆炸冲击波荷载下的标准试验方法》。这3个标准建议通过试验确定玻璃的抗爆能力。
 
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  ASTMF2248一03中推薦采用“安全防護距離、TNT當量和3s等效設計荷載關系曲線圖”,根據實際的安全防護距離和TNT當量,可以選出需要采用的3s等效設計荷載,然後根據規範ASTME1300一02中介紹的方法對玻璃幕牆進行等效靜力設計。同時規定用于防爆的玻璃必須采用夾層玻璃。
  
  2.防護措施
  
  2.1周邊控制
  
  周邊控制,即通過對建築物外圍的控制來達到防護目的。外圍控制就是通過一些方法或手段使得爆炸物盡量地遠離建築。
  
  常規的炸藥質量約爲1600kg/m3(約1001b/ft3),相當于一個經過有效包裝的手提裝置,僅僅只有0.014時(約0.5ft3)大小,可以裝在一個大些的公文包或箱子裏。這種裝置可以很容易地帶入結構內部,一旦引爆,對結構構件(如承重柱等)會造成相當大程度的破壞,並且對居住者造成相當程度的傷害。因此,在公共場所入口、郵件收發室、裝貨場等地方設立檢查站可以有效的防止此類威脅進入建築物內部。
  
  車輛可以攜帶更多的炸藥,因此在建築物外圍應該設置合理的措施防止此種威脅的靠近。防護距離對建築物抗爆有至關重要的作用。但很多大型的交通中心等,基本上就不存在防護距離或者防護距離不足。最主要的原因就是要想獲得理想的防護距離,建設成本就得增大。防護距離一般都是通過設置柵欄、抗爆牆、防撞柱等使爆炸物和襲擊目標有一定的安全距離。爲了美觀起見,也可以使這些防撞裝置融入到街頭景觀當中。