谈中小学校建筑设计中的安全性问题思考

2022-11-26陶斯亮王恩铭

城市建设理论研究（电子版） 2022年2期

陶斯亮王恩铭

1 浙江绿城建筑设计有限公司浙江杭州 310007

2 浙江工业大学工程设计集团有限公司浙江杭州 310014

在汶川地震以后，我国针对学校建筑安全就提出了相关标准和规范，其目的就时有效提高学校建筑综合防灾能力，让学校建筑能够符合防震抗灾这一重要标准，同时满足当出现重大灾害时，紧急避险等安全要求。从实际情况来看，我国目前中小学建筑设计在安全性方面已取得较大进展，其对保障中小学师生安全发挥了积极作用，但建筑设计安全问题并不能一蹴而就，这就表示未来还有很多工作需要不断完善。

1 中小学建筑设计安全的现状

汶川一场地震能够夺去了数千人的生命。最痛苦的是太多孩子们挤在冰冷的水泥板下，失去了他们的生命。学校成了这些孩子们的墓地，那悲惨的场面刺痛了所有人。地震本身不会造成人员的大量伤亡，学校建筑遭到破坏，造成人员伤亡，学校建筑的质量是谋杀的罪魁祸首。在地震中，许多中小学校的楼群发生倒塌，学生的死亡数量让人不忍直视，为什么大多数学校建筑在地震中倒塌？学校建筑倒塌的比例如此之高？教育部在对损毁的学校建筑物进行了初步检查和评估。总结其由于建设周期长，校舍陈旧，在抗震设计中存在一些问题。但是在对损毁倒塌建筑建设时间进行调差以后发现，倒塌损毁的建筑物中很多都是近年来建造的新建筑。因此，中小学建筑工程质量才是导致地震中学校建筑倒塌损毁的主要原因[1]。

2 建筑设计安全性概述及提出目的

2.1 建筑设计安全性

在建筑物实际施工过程中，在设计阶段，设计师行为的不确定性不会立即表现出来。此外，施工阶段的施工人员与施工项目直接相关，因此人们只关注安全事故的发生与施工有关。随着建筑业的发展，建筑工程施工安全的研究已经围绕着建筑工地展开。安全事故中人员的责任很少提及，设计单位应该对安全事故负主要责任，其忽视了安全设计的重要性和系统性，以及施工阶段设计因素对建筑安全带来的影响。建筑设计作为工程项目中关键一环，就导致建筑安全不确定性通常反映在设计过程中。因为设计师通常设计这些计划和文件确定了施工过程中可能存在的风险和安全风险，以及施工单位在开工前采取的行动，很难更改此模块的结果[2]。所以，施工单位也逐渐意识到建筑安全这个问题不但与施工阶段有关，也与设计阶段有关。

现阶段，因为不具备标准的安全设计规范和为了节约成本，很少有建筑单位在进入设计阶段时考虑建筑安全问题。故近几年诸多专家就提出了安全设计这一新名词，安全设计也就是将建筑工程当成研究对象，从设计阶段研究建筑安全，为了有效地减少施工过程中的安全事故，必须对相关方面进行考虑。安全设计这也是世界建筑工程安全管理的新趋势，它有效地增加了设计单位的责任，并要求设计人员参与建筑安全管理。其要求设计单位实现人性化设计，并充分认识和积极对待施工安全，有助于提高施工过程的安全水平。

2.2 提出设计安全性的主要目的

为了有效降低建筑项目发生安全事故的概率。基于建筑工程现有的安全管理工作内容，建筑企业和设计人员必须自动改变以往的建筑工程设计理念。过去建筑设计将设计阶段与施工、使用和维护阶段分开，这就很容易导致存在潜在的安全风险，施工单位不能保证其施工环境的安全性和稳定性[3]。在设计阶段实现基于这一基本原则的安全设计，了解通过安全设计规划，可以预防和降低施工中可能发生的安全事故因此，所以安全设计是预防和减少施工中可能发生的事故的重要手段。

明确增加设计单位的安全设计责任。从宏观的角度来看，建筑项目内的所有单位都要对建筑安全工作负责一定的责任，其中包含设计、施工、监管、开发商等诸多单位。但是事实上，情况往往与实际相反，大部分安全事故问题甚至所有责任和施工事故都由实际施工单位负责，这就使设计单位不直接参与建筑安全管理工作当中。尽管现阶段相关法律规定了设计单位的安全责任，但是有一些具体规定，还需要监管单位督促设计单位加强对设计安全责任的考虑，这也使建筑设计安全性还有很长的路要走。

延长建筑设计安全管理周期。建设项目生命周期安全管理的概念始于安全规划。施工范围必须小心从施工阶段的安全管理入手，强调加强设计阶段的安全管理。整合管理体系，即建筑工程整个生命周期的安全设计管理，理论和实践都证明了这一点，通过设计阶段的安全性预测，能够避免某些施工阶段的安全事故。基于此，安全规划、施工和其他项目阶段有效的安全设计可以成功地实现设计与施工的有机结合，最终实现建筑设计整个生命周期中的安全管理[4]。

3 中小学校建筑设计中存在的问题

3.1 学校建筑设计内容过于通用，建筑高宽比例失衡

中小型建筑设计在教学楼的研究中，大部分学校倾向于更加全面和模块化的柱网布局、建筑类型、楼层和房间布局。学校建筑的整体优化容易被忽视，导致地震易损性增加。平面设计通常使用外部通道或内部独立通道。窗户之间的墙经常出现在设计中。高宽比不符合规范要求，这些非设计标准的学校建筑在抗灾作用下尤其脆弱虚弱。

由于小学生们年轻活泼，他们需要在课间活动。课间休息时间的标准化使休息时间只有10分钟，这就要求其交通组织一定要有规律。由于投资经费的不足，没有内部空间在活动室里，学生们在户外休息，楼梯设计就对楼梯安全性造成直接影响。因为学校建筑在楼梯设计上经常会出现台阶高度不够、宽度不够和位置不合理这些问题，所以在大批量学生上楼或下楼时就会造成交通堵塞[5]。同时，如果在某种特定条件下，例如沙尘暴、大暴雪和大暴雨等恶劣天气下，10分钟的课间活动就会让走廊更拥挤，人群成为交通疏散的障碍，给使用安全带来隐患。另外，考虑到中小学建筑的实际情况，大部分学校就班级规模而言都存在超负荷现象。中学教室每个班级的学生人数远远大于每个班核定的50人，小学班级超过核定的每个班45人，这种人员数量的增加，也在一定程度上对中小学建筑的安全问题带来影响。

3.2 建筑结构填充不彻底，疏散设计不合理

在对诸多学校建筑进行研究以后发现，中小学教学楼底部在地震分析中，这通常是由于底部或中间层的柱造成的。水平刚度不足，导致下层或中层软弱，导致土壤坍塌，或建筑物的结构倒塌了。在中小学建筑中，柱与柱之间通常有长窗，柱与柱之间的刚性填充墙通常小于在框架结构中，短柱框架结构容易发生破坏甚至局部倒塌，特别是五层以上的教学大楼在地震中，在如此恶劣的条件下更容易发生倒塌。

近几年中小学正在不断增加招生人数，这也使教室的利用率得到提高，教学楼人潮汹涌，尤其是在课间10分钟走廊人流集中，走廊整体狭窄就使学生疏散已成为防震减灾的瓶颈。通过对汶川地震中大量倒塌的校舍进行研究以后发现，大多数中小学校建筑工程不采用框架结构，基本为砖混这种建筑抗震能力差的结构，这种结构在学校建筑中的应用，就导致许多学校建筑在灾难来临时几秒钟内被夷为平地，使学校师生的生命安全受到极大程度的威胁。

3.3 缺乏建筑成本，相关标准规范落实不到位

偏远地区的市政府在学校建设中遇到财政困难，不能在学校建筑工程投入更多资金，而建设成本又直接影响建设质量的安全系数，投入资金的不足导致学校建设质量下降。尤其现阶段很多学校为了实现普及九年义务教育的目标，不得不修建更多的校舍，学校建筑的不断扩建也是导致建筑质量下降的重要因素。同时，建筑单位和设计单位，为了在学校建筑建设过程中获得更大的利润，一方面缩短了施工时间，另一方面就是降低设计成本和施工成本，选择使用那些劣质建筑材料。灾后很多倒塌的学校建筑废墟上，大部分都是横梁和木板，裂缝中有大量碎屑，这与配筋率低、水泥度低密切相关。

另外，在中小学建筑招标时，一些地方当局或学校不可避免地倾向于人情世故和在特殊问题上，利益驱动是不可避免的。当然，职业化和利益分化就取决于学校的建筑项目和建筑设计上，利用学校的建筑资金降低建设成本，弥补漏缺。

4 提高中小学校建筑设计安全性的有效策略

4.1 对中小学校建筑设计安全性进行评估完善

中小学校园建筑设计需要考虑到校园的抗灾能力，将加强应急响应和民防。在中小学建筑实际设计中，必须从防灾的角度考虑教学建筑、图形、体育场馆等景观要素，以达到防灾的目的，并利用中小学校园的区位条件，安排医疗场所、物资和人员避难场所。同时，在中小学校建筑的竖向设计中，应充分利用原有校园的自然条件，如校园建筑、校园街道、挡风玻璃、防水等；在有限的防灾减灾基础上，提高防灾减灾能力，将强中小学校建筑的整体安全性能。

4.2 制定监管机制保证设计安全性

另外，为了保证中小学校建筑设计具有良好的安全性能，学校在新建校舍时应注意以下事项：降低不安全和不稳定风险的要素；制定适合当地文化和经济条件的学校建筑设计安全能力标准和规范。我们必须意识到学校建筑设计的安全性在其后续投入使用时的重要作用，其不但能够抗震抗灾，还可以用作临时保护。按照实际情况，建立科学合理的施工控制体系，或者选择能够快速提高学校建筑安全性的最佳施工方法，这就需要相关设计人员、技术人员和施工人员应制定并严格执行有效的施工法律和监督机制。

为了确保中小学校建筑的安全，施工设计单位必须继续严格执行基本建设程序，严格按照国家规定的基本建设程序办理许可证手续[6]。勘察设计工程监理单位必须具备一定资质，坚持先设计、后建设这一基本准则，建筑的设计安全性规划必须严格执行法人责任制、投资标准制、建筑监管制和设计安全制度，必须全面落实建筑设计的强制性安全标准。学校建筑设计必须把工程安全性作为基础，禁止以任何理由破坏中小学校建筑设计的安全性。

4.3 提高设计单位管理人员和设计人员的安全技术水平

设计单位管理人员的文化水平、安全质量和安全技术水平直接影响建筑项目。安全性在工程设计过程中，管理者应始终坚持“安全第一，预防为主”，树立良好的态度提高建筑施工企业安全设计能力。作为一名管理者，他必须有高度的责任感，改进建设项目的安全规划政策、法律、法规、标准和规则必须意识到潜在的安全风险和潜在的安全风险。对设计行为进行直接管理，每个管理层必须熟悉业务流程设计并仔细研究。设计单位管理人员，还要善于协调各工作流程之间的关系，具有良好的设计经验和组织能力。如果发现设计错误容易导致施工安全事故，可及时通知高级管理人员。同时，还要具备较强的语言和书面管理技能，包括安全培训、安全数据记录的记录和整理，还有语言和文化的表达。

设计人员的安全文化和安全技术水平是中小学校建筑安全的关键。只有提高所有设计人员的安全文化、质量和安全水平，才可以有效提高中小学校建筑设计的安全水平。设计人员应该具备强烈的安全意识和“安全”观念，对安全有很高的要求。设计人员是建设安全性施工最基本、最重要的布局者，他们必须遵循程序，谨慎行事，必须有严格的工作态度，遵守规章制度，始终注意安全目标和安全方向。中小学建筑设计人员应该积极参加安全活动和相关安全培训，这是为了保障设计人员自身文化和专业技能一直完善和学习，如果教育水平不符合工作要求，其所设计安全信息将不可用。这也会导致在沟通过程中，往往没有及时发现和管理安全风险，容易造成安全事故。

4.4 根据中小学生行为特点，设计建筑内容

因为中小学生比较好动，所以经常会在学校内发生磕碰或门窗夹伤等事故，所以为避免这一问题的出现，中小学校建筑设计就应该考虑几个方面：其一，教室内门应结实耐用。需要学生擦窗的外窗应采用内开下悬式或内开式，并应采用长脚铰链等配件，开启窗宜能 180°开启，并使之紧贴窗面或未开启窗重叠而不占据室内空间，室内开窗应避免窗扇磕碰学生，应保证学生的安全[7]。其二，墙体和家具阳角部位设计成圆角或加保护装置，在高差的位置上用材质或者颜色加以区分。