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鸟巢“钢土分离”抗震8级 分层疏散提高效率

作者：建筑钢结构网    
时间：2009-12-22 21:00:22 [收藏]

    5月12日的四川汶川大地震，让远在1500多公里外北京的很多人也感受到了震动。虽然北京的震动与震中所在地汶川相比微不足道,但是仍有众多的目光聚焦在了奥运场馆的抗震安全性上面，而国家体育场(“鸟巢”)照例是焦点中的焦点。不过很快，我们都听到了来自鸟巢工程总指挥的明确答复，鸟巢可以抗8级地震。



    　　到底什么样的设计保证了鸟巢的抗震级别？发生突发事件后，内部观众的安危又将如何保证？



    　　国家体育场有限责任公司副总经理张恒利在接受本报记者专访时，揭开了鸟巢的设计玄机。



    　　“钢土分离”保安全



    　　“鸟巢在防震方面最有保障的设计，就是钢结构和混凝土的脱离”，张恒利告诉记者。他所指的，即是鸟巢外部的钢结构和内部碗状看台的混凝土结构在力学上的脱离。



    　　其原理在于，在地震发生时，钢结构和混凝土结构的震动频率会产生差异，如果两者在结构上存在联结，由于各方伸缩的程度不同，互相牵扯就很容易造成破坏，“其后果难以控制”。



    　　出于同样的原理，从表面上看来连贯一体的看台，也从结构上分成了6个部分。如果如此大规模的看台保持一体，地震发生时，其整体的协动就会在内部产生比较大的硬力，造成毁灭性的破坏。



    　　而将其分割成6个单独的部分后，即使地震发生时各部分震动频率不同，不同的区域可以自行移动，其中的能量就得以分解，分块释放。



    　　对于外部的钢结构，张恒利介绍说，作为一个单体结构，其自重比较大，对于钢材的要求非常高。出于防震和安全的需要，钢材既要有一定的硬度，也要有一定的可塑性。因此，鸟巢采用了名为Q460EZ35的钢材。



    　　据以往的资料显示，“460”指的是钢材的强度，它表明鸟巢在承受最大460兆帕的外力后，依然可以保持原有形状，从强度上是普通钢材的两倍；“E”指的是负40度的冲击韧性指标，这表明此钢的韧性十足；而“Z35”则表明鸟巢钢材的性能是最高级的。因此可以说，这种钢材正符合了鸟巢的要求，集刚强和柔韧于一体。



    　　张恒利向记者介绍，针对外部的钢结构，设计方都通过计算机进行过大震和中震的模拟，得出的结论都是这些地震不会对建筑造成破坏，“这就意味着，都是在确保安全的情况下才实施这种方案的。”



    　　8分钟完成疏散



    　　张恒利认为，鸟巢这样一个大型场馆，在突发事件的应急方面，最重要的一个任务就是把人流疏散出去。



    　　而鸟巢的设计方案,正是考虑了如何以最快速度疏散人流。据介绍，鸟巢的看台分为上、中、下三层，场馆一共可以容纳91000人，因此每一层大约有3万人。其中的妙处在于，每一层的疏散通道都是独立的，人流没有形成交叉，“这就意味着它的疏散速度只相当于一个三万人的体育场”。



    　　在理想的状态下，根据人流量的设计，将体育场中的人员全部撤出需要8分钟。据张介绍，国家对于建筑物的人流疏散具有强制标准，有明确规定在遭遇突发事件时，人员必须在某一时间之内撤离。



    　　除了独立的疏散系统，完善的标示系统也缩短了疏散时间。鸟巢场内标示的路线都是直线，是最短距离，这就意味着没有路径上的浪费。



    　　另外，鸟巢的检票系统设置在距体育场主钢结构30米至50米之外，之间有一片空地。在紧急情况下，几乎每一个钢结构的空隙都可以作为出口进行疏散。疏散通道数量上的保证也是疏散能力提高的一个主要原因。



    　　虽然张恒利对记者信心十足地表示：“国家的标准已经非常高了，我认为我们撤离的标准还要高于它，在这方面担心是没有任何必要的。”



    　　但是，鸟巢设计联合体成员??北京市建筑设计研究院信息中心主任，同时也是北京奥组委安全顾问的金磊对记者表示，这个8分钟完成疏散的说法是在理想状况下才能实现的，“然而如何应对突发事件中，人们的恐慌和失序”？



    　　张恒利也承认，如果出现突发事件，预案的一个主要针对点就是人群的恐慌，以及硬件设施是否会出现问题。



    　　对此，他们对于处在鸟巢东侧的疏散区进行了极端情况下的计算机模拟测试。这块区域由于相对狭窄，而成为了鸟巢相对薄弱的地方。他表示，计算机模拟了在人员最密集、出现最极端情况下的情况，被证明也是安全的。



    　　他透露说，鸟巢目前已经制定针对奥运会期间的突发事件应急预案。不过同时，由于工作人员仍然没有完全到位，目前还没有在鸟巢内部做过任何突发事件处置演练。

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