芻議中小學教學樓的安全設計

李國忠

身份證號：430522198306150055

摘要：教學樓的安全設計是建筑設計較為特殊的部分。中小學教學樓的設計，更要滿足孩子的身心發展要求，也要滿足學生們的安全問題，因此，中小學的教學樓設計要本著以人為本的設計理念，同時為學生營造一個安全良好的學習環境。文章針對當前中小學教學樓的在安全方面設計進行分析探討。

關鍵詞：中小學教學樓；疏散；設計；安全

一、當前中小學教學樓安全面臨的問題現狀

中小學的教學樓是一個人員集中的公共場所。在這種專用教學空間中，學生人流密度較大，如果動線分區功能不合理，若發生火災、地震，就容易造成嚴重的人員傷亡。所以有必要對教學使用空間的人流密度、建筑構件的尺寸和疏散人群的速度進行調查研究，制配出合理的動線功能分區。

二、安全尺寸問題的提出

如何解決在一定的時間范圍內人群達到最大峰值時的疏散問題是關鍵。中小學學校建筑應當優先遵循中小學學生的人體工程學尺寸來建設，因此文章的關注點應當放在尺寸問題上。

1.身體尺寸分析

從國家人類工程學研究中心制成的尺寸數據庫得出，中小學生的身高、臂長等尺寸與成人尺寸完全不同。并且，就算是同齡的學生，尺寸還是有浮動的。

2.樓梯尺寸解析

樓梯事故一般來講分兩種，一種是墜落，結合樓梯的結構就是樓梯的欄桿被推倒。另一種是滾落樓梯，引發的原因是不小心的絆倒、踩空、跌倒等。綜上歸納的樓梯事故基本上都是在下樓梯的時候發生的，著眼于下樓梯的動作，我們可以得出從人眼對樓梯下部的可視度、下樓梯時的內邊死角，到鞋的必要接觸地面的長度等因素決定了樓梯的尺寸。

三、教學樓安全問題解決對策

首先為了防止踩空，鞋長（或者足長）的80%必須為踏面尺寸。若考慮到踏面內邊的死角，踏面尺寸還應該在此基礎上有所增加。其次人們視角的可視度有一定的范圍限制。對中小學生進行心理分析的話，我們會發覺，7歲到17歲的學生心理活動起伏比較大，在課堂45分鐘的授課后，學生對于肢體活動的渴望更加強烈，也由此學生在下課期間的奔跑活動會比較多，對于視角可觸及的部位并不會多加注意，所以會引發一部分的肢體碰撞行為。再者，建筑物臺階坡陡的話，那么腳尖容易絆在臺階上從而引發事故。因此，一般建筑物的臺階坡度為30～35度。也就是說，踏步上下兩級所形成的平面角度應當不超過10 度。那么，為了減少臺階事故的發生，有必要充分考慮以下幾個方面：臺階類型、坡度、臺階的高度、臺階表面的平整度、臺階扶手的設置等。

首先，我們來了解下臺階的踏面尺寸。上下樓梯時所需要的代謝量試驗的結果顯示，超出踏面尺寸T=29cm、階高R=17cm 的范圍時，人體活動時對身體的負擔就不斷加重。另一方面，針對在上下樓梯時所感到的“行走困難度”的官能檢查中所得到的結果表明，超出踏面尺寸T=30cm、階高R=15.5cm 的范圍時，行走困難度也隨之增加。因此，如果超過正常的組合值，上下樓梯對身體負擔和行走困難度都有增加的傾向。由此分析，結合中小學生的身體尺寸，小學生教學樓的踏步尺寸應當在26cm、階高在15cm 比較合適。中學生教學樓的踏步尺寸應當在28cm、階高在16cm 比較合適。除了踏步的尺寸對于學生日常行走行為有關聯外，扶手的設置也有著不可小覷的作用。為了避免人倚靠在欄桿時身體越過欄桿的上段，欄桿的高度應當高于110cm。對于像欄桿的寬度等問題，我們了解到粗大的金屬絲網或者格棱形狀的欄桿不適于放置在學校的公共場所，這樣的設計便于學生攀爬。那么欄桿之間的縫隙間距也應當在11cm 以下。再者，欄桿倒塌跌倒擠壓問題的產生，跟欄桿的強度有著密不可分的關聯，我們在設計欄桿的時候，必須考慮其能否充分地承受人所使出的力量。一般來講，達到建筑標準的數據是每1m的寬度可承受的力為300kg。

補充說明一點，學生在擁擠偶發事件的狀態下，按照人的本能驅使，會胡亂地抓住身邊的支撐物來穩定自己的身形。那么對于樓梯來講，扶手是第一選擇。就抓握的手的尺寸大小來講，中小學學生的尺寸與成人的尺寸不同。因此在滿足欄桿高度與強度的同時，扶手的直徑尺寸應該也在考慮范圍之內。樓梯扶手設計應當考慮抓握的三種不同扶手類型的尺寸依據，這也是對事故安全問題的一個細點支持。另外，步行的節奏被打亂也是引發跌倒事件的導火索。在樓梯步行時，由于必須使步幅符合踏面尺寸，所以在樓梯的入口處就有必要調整步行的節奏。這個時候如果注意力放在其他方面，就容易出現踩空現象，從而引發事故。更要注意的一點是，螺旋式樓梯與扇形臺階是不適合在教學公共場合使用的建筑構件。

四、教學樓群集問題分析

對于偶發事故的發生，是人群在同一時間內達到了最大峰值，疏散空間解決不了這么高密度的流通量。踩踏事件應該是群集事故中“群集雪崩”類型，也就是說，不到10人/m2以上的程度是不會發生的事件，也可以說每平方米的容積率非常之高。另一個角度也說明人員密度增大，步行速度相應減慢。當人流密度較小時，疏散速度是由距離控制的。當人流密度增大時，疏散速度變為受步幅限制。當人群擁擠到一定程度時，人將無法開步走，步行速度為零。人的步行速度受步行目的、步行者屬性、地域、環境條件等各種因素的影響。一般，自由步行速度為1.2～1.5m/s。步行的速度隨著年齡的不同有不同的峰值。

五、群體安全問題的解決對策

學校的群集動線會因為學生的步行速度以及學生在同一時間內出現的人數而產生滯留問題，從而引發疏通不暢。也就是說，教學樓每層的教室人員容積率應當作為安全疏散問題的考慮之一。對于動線的滯留問題一般滯留的地段多屬于中間段，基本上滯留段區域步行速度為零，人均占有面積較小，所承受力也過大。一般情況來講，10人/m2左右開始產生壓力，在12～13人/m2的狀態下，1m 左右排列著3.5～3.6人，擠壓墻壁的力達到了200～450kg/m2的程度。建筑防災計劃指南中規定，作為密度的極限，走廊等最大群集密度應為3.3人/m2（0.3人/m2）。由此可見，在學校教學樓通道的設計上應當考慮寬度是否滿足人數的需要。根據國家標準，學校的教學樓通道寬度應在1.8～2.2m。走廊中群集密度高低決定人與人之間的碰撞次數。我們通過調查發現，在校園的走廊中，63%的學生都有過在拐角處與人碰撞的經歷。如果提高可視性條件，則可事先察覺人流動向。那么，為了確保速度接近步行速度最大限度3m/s的兒童相互之間能夠實現避開所需要的距離，將建筑拐角由直角改為半徑2.6m的圓角是十分有必要的。其次，有一種情況一般在樓梯口或出口處都會出現，當過多的人員紛紛涌向出口的時候，就會形成半圓形的群集形態，在形態分崩離析的過程中人員得以涌出。但是，這樣的半圓形態又會馬上形成，人員的涌出會隨之變得越來越難，為了防止這樣的情況發生，我們應當做到限制滯留的人數，根據設計指南，每米的寬度通過人數的最大限度是120人。教學樓的設計規范規定中小學樓梯寬度是1.5m。

六、結語

筆者根據調查總結出樓梯設計在滿足建筑規劃設計要求以外，還應該根據建筑功能空間的布局分布，結合人們行為以及對疏散樓梯的選擇習慣，考慮布置疏散樓梯的位置、數量和形式等，以便在突發事件時能夠充分發揮疏散的功能。

參考文獻：

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