當(dāng)今世界，恐怖活動已成為國際社會安全的重大威脅，其中爆炸是最常見的恐怖襲擊形式之一，給所在國家乃至全世界的政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境和人民生命財產(chǎn)造成了巨大破壞和損失。據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計[1]，在 1968—1987 年 20 年間，爆炸襲擊占全球恐怖活動的 57% 以 上; 1988 年，美 國 蘭 德 公 司 的 研 究 報 告 指出[1]，當(dāng)代國際恐怖主義最主要的幾種活動方式中，爆炸 襲 擊 約 占 50% ; 到 2002 年，這一比例已升至 65% 以上。近幾年來，世界范圍內(nèi)各類恐怖爆炸襲擊活動，特別是針對重要建筑結(jié)構(gòu)的爆炸襲擊更是愈演愈烈，對城市以及國家安全構(gòu)成了重大威脅。

　　基于上述情況，建筑結(jié)構(gòu)的抗爆防護(hù)已成為國際上的一個熱點研究問題。眾多國家的研究機(jī)構(gòu)及學(xué)者在此領(lǐng)域開展了大量的研究工作，并制定了相關(guān)的抗爆設(shè)計導(dǎo)則。美國出版了多個用于建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)計指導(dǎo)性文件( 技術(shù)手冊等) ，即 TM5-855-1 [2]、結(jié)構(gòu)抗核爆設(shè)計手冊[3]、TM5-1300 [4]、工程防恐設(shè)計暫行規(guī)程[5]、新聯(lián)邦辦公樓防連續(xù)坍塌分析設(shè)計規(guī)程[6]和 FEMA 的 系 列 規(guī) 范( FEMA 426 [7]、FEMA 427 [8]、 FEMA 428 [9]、FEMA 452 [10] 和 FEMA 453 [11]) 等。除美國外，其他一些國家也開展了建筑結(jié)構(gòu)防御恐怖爆炸襲擊的工程技術(shù)研究，例如，澳大利亞安全研究網(wǎng) ( RNSA) 和澳大利亞工程結(jié)構(gòu)先進(jìn)防護(hù)技術(shù)研究中心( APTES) 正在開展人為爆炸防護(hù)方面的研究[12]。

　　1 抗爆防護(hù)等級

　　在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)設(shè)計時，需首先確定其應(yīng)滿足的防護(hù)等級�？贡�防護(hù)等級是根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)要求而進(jìn)行的等級劃分。建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)要求包括兩個方面: 1) 抗爆設(shè)防烈度; 2) 抗爆設(shè)防烈度下的最低防護(hù)目標(biāo)，即所允許的破壞程度。

　　1. 1 抗爆設(shè)防烈度抗爆設(shè)防烈度是指建筑結(jié)構(gòu)在已有的防護(hù)距離下應(yīng)抵御的爆炸規(guī)模，以 TNT 當(dāng)量為度量。據(jù)統(tǒng)計，目前國際上恐怖爆炸襲擊方式主要有直接炸彈/藥、汽車炸彈、人體炸彈、郵件( 包) 炸彈和固定箱包炸彈，其爆炸方式和爆炸特點見表 1 [17]。本文對 20 世紀(jì) 80 年代以來世界上發(fā)生的部分典型或有重大影響的以建筑結(jié)構(gòu)為目標(biāo)的( 系列) 恐怖爆炸襲擊事件進(jìn)行了統(tǒng)計分析，表 2 給出了不同爆炸襲擊方式的發(fā)生次數(shù)。由表 2 可知，在所有的恐怖爆炸襲擊方式中，建筑結(jié)構(gòu)最易遭受汽車炸彈的襲擊，其對建筑結(jié)構(gòu)的破壞最為嚴(yán)重。因此，本文主要考慮以汽車炸彈為襲擊方式，研究建筑結(jié)構(gòu)可能遭受爆炸襲擊的 TNT 當(dāng)量值，從而確定其抗爆設(shè)防烈度。

　　1. 2 抗爆防護(hù)目標(biāo)根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)在爆炸作用下的破壞程度及其等級劃分[14-17]和UFC 4-010-01 [13]、FEMA 453 [11]等規(guī)范的建議，將爆炸作用下的建筑結(jié)構(gòu)破壞程度進(jìn)行等級劃分，見表 6�；�于建筑結(jié)構(gòu)的爆炸破壞等級，并主要考慮: 1) 恐怖爆炸襲擊引起的建筑結(jié)構(gòu)倒塌是造成巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失的最主要因素，所以爆炸防護(hù)的最低目標(biāo)應(yīng)是保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生倒塌; 2) 爆炸作用是偶然荷載，要求結(jié)構(gòu)在爆炸中基本無損并不影響使用，過于嚴(yán)格，也不經(jīng)濟(jì)。因此，本文提出的抗爆防護(hù)目標(biāo)分三個層次，見表 7。

　　1. 3 抗爆防護(hù)等級結(jié)合表 5 的抗爆設(shè)防烈度和表 7 的抗爆防護(hù)目標(biāo)，本文提出了建筑結(jié)構(gòu)的抗爆防護(hù)等級，防護(hù)等級與基本抗爆設(shè)防烈度相對應(yīng)，并要求建筑結(jié)構(gòu): 1) 在基本抗爆設(shè)防烈度的爆炸作用下達(dá)到第 2 層次的防護(hù)目標(biāo)。建筑結(jié)構(gòu)遭受高烈度爆炸的概率較小，考慮抗爆設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性，可適當(dāng)降低建筑結(jié)構(gòu)在高抗爆設(shè)防烈度下的防護(hù)目標(biāo)，故基本抗爆設(shè)防烈度為 5 度時，防護(hù)目標(biāo)調(diào)整為第 1 層次; 建筑結(jié)構(gòu)遭受低烈度爆炸作用的概率較大，為確保爆炸作用下人民群眾的生命和財產(chǎn)安全，可適當(dāng)提高建筑結(jié)構(gòu)在低抗爆設(shè)防烈度下的設(shè)防目標(biāo)，故基本抗爆設(shè)防烈度為 1 度時，防護(hù)目標(biāo)調(diào)整為第 3 層次。 2) 在基本抗爆設(shè)防烈度提高 1 度的設(shè)防烈度下達(dá)到第 1 層次的防護(hù)目標(biāo)。 3) 在基本抗爆設(shè)防烈度降低 1 度的設(shè)防烈度下達(dá)到第 3 層次的防護(hù)目標(biāo)。綜上，本文提出的抗爆防護(hù)等級如表 8 所示。

　　2 爆炸風(fēng)險等級

　　本文采用風(fēng)險分析的方法，比較不同類別建筑結(jié)構(gòu)遭受爆炸作用的風(fēng)險大小，得到典型建筑結(jié)構(gòu)的爆炸風(fēng)險等級劃分。

　　2. 1 爆炸風(fēng)險分析風(fēng)險的概念源于 19 世紀(jì)末西方經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于環(huán)境科學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、建筑工程等領(lǐng)域。直至今日，學(xué)術(shù)界對風(fēng)險的定義仍未完全統(tǒng)一，不同研究領(lǐng)域的學(xué)者對風(fēng)險有不同的定義[20]。但是，大多學(xué)者認(rèn)為，風(fēng)險包含三方面的含義: 風(fēng)險事件、事件發(fā)生的概率及其可能發(fā)生的后果，即定義為: R = PfCf ( 1) 式中: R 為風(fēng)險; Pf 為風(fēng)險事件發(fā)生的概率; Cf 為風(fēng)險事件發(fā)生后的損失。

　　2. 1. 1 抗爆重要性等級不同的建筑在社會生活中的地位以及對國家、省市的意義不同，遭受恐怖爆炸襲擊所造成的影響程度也不盡相同，因此遭受爆炸襲擊的概率也不同，所以應(yīng)將建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗爆重要性等級劃分。本文主要依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)核心功能在社會生活中的地位(因素1)、對國防戰(zhàn)略和軍事部署的意義(因素2) 、高峰使用時人員的數(shù)量( 因素 3) 和一旦遭受爆炸襲擊所產(chǎn)生的次生災(zāi)害、社會恐慌等負(fù)面影響( 因素 4) ，將建筑結(jié)構(gòu)抗爆重要性等級劃分為四級，見表 9。

　　2. 1. 2 爆炸易損性影響建筑結(jié)構(gòu)爆炸易損性的因素很多，本文僅考慮主要影響因素，包括建筑結(jié)構(gòu)有無危險材料堆放、人口容量、可能造成的間接傷害、類型和高度等。引入易損度概念度量建筑結(jié)構(gòu)的爆炸易損性，其表達(dá)式為:式中: L 為建筑結(jié)構(gòu)的爆炸易損度; W 為建筑人口容量; P 為爆炸可能造成的間接傷害; S 為存在危險材料的等級; K 為結(jié)構(gòu)類型; R 為結(jié)構(gòu)的高度。

　　2. 2 爆炸風(fēng)險等級基于建筑結(jié)構(gòu)的抗爆重要性和爆炸易損性，其爆炸風(fēng)險等級可分為極高、高、中、低、極低五個等級，見表 18。

　　3 抗爆設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)

　　綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)的抗爆防護(hù)等級和爆炸風(fēng)險等級，建立建筑結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，見表 19。

　　4 抗爆設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)

　　恐怖爆炸襲擊雖然會造成嚴(yán)重的建筑結(jié)構(gòu)破壞和人員財產(chǎn)損失，但由于爆炸作用的偶然性，如果對所有建筑結(jié)構(gòu)按照相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抗爆設(shè)計，必然造成資源的浪費。因此，應(yīng)根據(jù)我國現(xiàn)有技術(shù)與經(jīng)濟(jì)條件，在建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)設(shè)計中，劃分不同的抗爆設(shè)防分類。本文依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的重要性等級，將建筑結(jié)構(gòu)劃分為重點設(shè)防、標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防、適度設(shè)防和不設(shè)防四類，見表 20。

　　建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗爆設(shè)計時，需根據(jù)其設(shè)防分類，對表 19 給出的抗爆防護(hù)等級進(jìn)行調(diào)整，具體如下: 1) 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防是指重要性為二級的建筑，僅需依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的爆炸風(fēng)險等級，按表 19 給出的抗爆防護(hù)等級進(jìn)行設(shè)防。 2) 重點設(shè)防針對重要性為一級的建筑，相同的爆炸風(fēng)險等級下，建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)等級提高 1 級進(jìn)行設(shè)防，防護(hù)等級已經(jīng)為 1 級時，可將防護(hù)目標(biāo)提高 1 個層次。 3) 適度設(shè)防針對重要性為三級的建筑，相同的爆炸風(fēng)險等級下，建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)等級降低 1 級進(jìn)行設(shè)防，防護(hù)等級已經(jīng)為 5 級時，可將防護(hù)目標(biāo)降低 1 個層次。 4) 不設(shè)防針對重要性為四級的建筑，設(shè)計時不需考慮抗爆防護(hù)。

　　5 結(jié)語

　　本文初步建立了一套適合我國國情的建筑結(jié)構(gòu)抗爆分類設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，建立過程如下:

　　1) 統(tǒng)計分析已發(fā)生的典型爆炸襲擊事件的規(guī)模，確定了建筑結(jié)構(gòu)抗爆設(shè)防烈度�？偨Y(jié)建筑結(jié)構(gòu)在爆炸作用下的破壞特點，提出了抗爆防護(hù)目標(biāo)�；�于抗爆設(shè)防烈度和抗爆防護(hù)目標(biāo)，提出了建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)等級。

　　2) 確定了不同類別建筑結(jié)構(gòu)的抗爆重要性等級�？紤]主要影響因素，確定了建筑結(jié)構(gòu)的爆炸易損性等級。采用風(fēng)險分析的方法提出了建筑結(jié)構(gòu)的爆炸風(fēng)險等級。

　　3) 依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的抗爆防護(hù)等級和爆炸風(fēng)險等級，建立了建筑結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

　　4) 依據(jù)建筑結(jié)構(gòu)抗爆重要性等級，提出了建筑結(jié)構(gòu)的抗爆設(shè)防類別，進(jìn)而建立了建筑結(jié)構(gòu)的抗爆分類設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。

　　參 考 文 獻(xiàn)

　　[1] 孔新立，金豐年，蔣美容 . 恐怖爆炸襲擊方式及規(guī)模分 析[J]. 爆 破，2007，24 ( 3 ) : 88-92. ( Kong Xingli，Jin Fengnian，Jiang Meirong. Analysis of way and scale of terroristic raid[J]. Blasting，2007，24 ( 3) : 88-92. ( in Chinese) )

　　[2] TM5-855-1 Fundamental of protective design for conventional weapons[S]. Washington DC， USA: Waterway Experimental Station， Department of the Army，1986.

　　《防恐建筑結(jié)構(gòu)抗爆防護(hù)分類設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)研究》來源：《建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報》，作者：丁 陽，方 磊，李忠獻(xiàn)，師燕超

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