屋顶直升飞机场简介

屋顶直升飞机场简介摘要：本文简单介绍了屋顶直升机停机坪的配置，国标与军标对屋顶直升机停机坪的规范，以及设计中应该考虑的一些问题，为初学者了解屋顶直升机停机坪提供了方便。关键字：屋顶直升机停机坪正文：一、简介屋顶直升飞机场又叫屋顶直升飞机停机坪,是指设置在建筑物屋顶之上供直升机起飞、降落和停留的设施,是一种名副其实的“空中机场”。屋顶直升机场是在40年代出现的。用来完成要人接送、军事任务和医疗救护等工作。然而真正加速了高层建筑屋顶设置直升机坪的,似乎应该“归功”于火灾。高层建筑的出现和发展为现代社会增色不少。但也带来一些问题，火灾就是其中之一。尤其是高层建筑火灾的人员安全疏散和火灾扑救是最突出的难题。一旦着火，人们唯恐“上天无路，入地无门”。而屋顶直升机场的设置，无疑是一条“通天之路”，为大火中的人们网开一面。提供了一条逃生通道，同时也为消防员从顶部进入高层建筑进行灭火救援创造了条件。除此之外，屋顶机坪还是直升机的停靠平台，可以为直升机空中指挥、通讯、巡逻、搜捕、运输、航拍、游览等提供服务。直升机跃然升起于建筑屋顶的场面也为现代城市增添了一道新风景。可以相信，随着社会、经济和科技的发展，屋顶直升机场的设置会日益增多。直升机停机坪的几何形式可分为圆形、方形、矩形几种，按布置形式可分两种：(1)停机升降区和避难场所集中布置。通常要求场地面积较大。以确保直升机升降、悬停、消防器材的搬运、人员疏散、伤者救护、收容等诸多要求，其平面形状尺寸不宜小于直升机旋翼直径的1.5倍考虑到使用机型的种类较多以及现用机型的尺寸.场地面积实际满足20mX20m即可充分发挥作用。(2)停机升降区和避难场所分开布置。此种布置方式较灵活，只满足停机升降区15rnX15m即可，但避难区域应符合安全、方便的布置原则，其形式、面积、数量不作限制，应根据实际情况而定。楼顶直升机场设计有多种形式，但基本都包括了以下几个要素：停机坪，助航灯光，坪面标识、出口、保护围栏、消防设施等。停机坪：楼顶直升机场不同于普通机场的一点是停机坪本身就是起降坪，停机坪可以直接利用大楼屋顶，但由于净空要求以及屋顶冷却塔等设备的占用，需要采用钢结构支撑起来。坪面标识：停机坪应标出额定起降直升机荷载，主要起落方向，起落区、安全区等。出口：可以是电梯口，也可以是钢梯出口；对于高层建筑之上的停机坪，应指可用于消防疏散的钢梯或坡道。保护围栏：为防止净空超限和安全，需要设置既不超高又足够安全的围护栏杆。助航灯光：设置在起降区边缘的供夜航指示和超高警示的照明指示灯；可以是易折的助航灯，也可以是埋人式的助航地灯等安全区：用于防止直升机偏航时的备降区域。二、设计标准高架直升机场按使用对象分为军、民两类。目前我国城市高架直升机场设计所依据的标准，一是《民用直升机场飞行场地技术标准》(MH5013-99)，二是《军用永备直升机机场场道工程建设标准》(GJB3502-1998)。此外《高层民用建筑防火规范》(GB50045-95)和《建筑结构荷载规范》(GB5009-2001)也谈到了城市直升机场设计的相关问题，可以作为设计参考。首先，谈谈两个设计标准的差异：《民用直升机场飞行场地技术标准》(以下简称国标)中就高架直升机场有专门的章节。国标要求：高架直升机场必须至少设置一块最终进近和起飞区。最终进近和起飞区宜与接地离地区相重合．并应符合下列要求：(1)供1级直升机使用时。最终进近和起飞区的大小应按直升机飞行手册的规定确定．在没有规定宽度时，其宽度不得小于1.5D；供2级直升机使用时,最终进近和起飞区应能包含一个直径不小于1.5D的圆。上述D为直升机全尺寸，采用预计使用该机场的直升机中的最大值。(2)最终进近和起飞区的坡度应符合本标准对地面直升机接地离地区的坡度规定。(3)最终进近和起飞区必须能承受预计使用该机场的直升机的作用。直升机的动载可按其最大起飞全重的1.5倍计。设计中尚应考虑由人员、雪、货物、加油与消防设备等产生的附加荷载。另外，还要求：在最终进近和起飞区周围必须设置安全区，并应符合下列要求：(1)安全区应从最终进近和起飞区的四周至少延伸3m或0.25D的距离(两者中取较大值)。(2)除因功能要求必须设置于该区内的易折物体外，在安全区内不得有固定的物体。在直升机运行期间，安全区内不得有移动的物体。(3)因功能要求而必须设置于安全区内的易折物体。当位于最终进近和起飞区边缘时，其高度不得超过25cm：处于其他位置时，不得超过以最终进近和起飞区边缘25cm高度为底线、向外升坡为5％的平面。(4)安全区的表面不得超过从最终进近和起飞区边缘向外4％的升坡。(5)与最终进近和起飞区相接的安全区的表面．应与最终进近和起飞区表面齐平，并能承受预计使用该机场的直升机而不致造成直升机结构损坏。”上述D为直升机全尺寸，采用预计使用该机场的直升机中的最大值。同时，国标也明确了城市高架直升机场所应使用的直升机机型的性能分级。限定了在人口稠密区的高架直升机场必须使用具有I级性能的直升机。但哪些直升机能够具有I级性能尚有待进一步研究。国标的有关要求是从保障直升机安全停落和城市中广大人民群众生命财产安全两方面来考虑的，因此格外严格。《军用永备直升机机场场道工程建设标准》(以下简称军标)对于屋顶直升机场机坪规格的要求是：屋顶直升机场通常设起落坪、停机坪，或只设起落坪。其面积规格应根据所接纳的机型确定，长度通常为直升机机长的1.5倍．宽度通常为旋翼直径的1.5倍。其起降的方向，根据当地的主风向、建筑物的走向、周围高大建筑物的影响等因素确定。相对于国标，军标中没有安全区的限制。同时增加了导流屏、半埋式指挥塔台和独立泄油槽与泡沫消防喷洒系统和融雪管道，这与军用直升机的使用性质和机型规格较大有关。采用国标还是军标．主要取决于停机坪的使用对象。但由于同处于城市之中，其安全性应该是一致的。比较国标和军标，在机坪规定上却有较大区别，这是因为标准的制定者是基于不同的安全策略。军标的使用对象，其所设置的停机坪往往处于军队或公安部门的机关大院内的高楼之上，直升机若降落失败甚至坠毁，对城市公众影响很小。并且，军标还增加了导流屏、独立泄油槽与泡沫消防喷洒系统和融雪管道的多项措施，从而减少了失效概率。而由于军用直升机型往往远大于民用的救助用直升机型，若再考虑设置安全区，势必要设计成一个水平尺度极大的平面，导致与下部建筑之间比例失调，头重脚轻。比如公安部办公大厦地处天安门广场一侧，其建筑形象非常突出。楼顶的停机坪设计起落机型采用直八重型直升机，若按0.25D增加安全区，其面积将增大到100多平米，会扭曲原建筑物的外立面轮廓线．严重破坏其整体形象。此外，若依照军标设计军用直升机停机坪，而机坪规格不是矩形的时，笔者认为有必要按军标中规定的矩形的对角线来确定机坪的直径。这样，也许大于国标所确定的最终进近和起飞区的直径，但由于少了安全区有必要更稳妥地对军标作此引申解读。三、考虑要素1、设置范围和类型⑴屋顶直升机停机坪屋顶直升机停机坪是为了各种需要，让直升机有充分升降条件而考虑的，其设计的最低原则只要满足直升机停机所需的面积大小及承受直升机升降的强度即可。⑵屋顶配套空间由于屋顶面积不足和障碍物等原因，直升机在屋顶上升降比较困难．在这种情况下．为了能让直升机悬停在空中进行救助或使用而设置的空间和辅助设备即为屋顶配套空间。2、建筑要求楼板的允许重量应用黄色萤光漆或反光漆表示。停机坪的纵向坡度宜控制在2％以下．表面需采用防滑措施。紧急救助用空间处的楼板强度、坡度．没有特殊要求，只要不影响正常活动即可。对于楼板构造复杂，形状特殊，障碍物较多的情况，可采用格栅式平台。平台可由钢、混凝土等制成，满足起降要求即可。3、设计荷载的取值关于楼顶直升机坪的荷载取值．不同的规范有不同的要求。国标要求如下：“最终进近和起飞区必须能承受预计使用该机场的直升机的作用。直升机的动载可按其最大起飞全重的1.5倍计。设计中尚应考虑由人员、雪、货物、加油与消防设备等产生的附加荷载”。军标则要求：“屋顶强度应根据所接纳直升机的总重并考虑直升机粗猛着陆时对屋顶的冲击载荷而引起的超重现象进行计算。一般屋顶及支撑结构可按直升机总质量的l0倍设计。”这里“1.5倍”和“10倍”之间存在巨大差别，很容易造成误解。因此，我们不妨看一下国外是如何考虑的。美国规范(UNIFORMBUILDINGCODE1982)要求：“直升机停机坪之荷载．取下列情况中产生最大应力之一种：一是结构永久荷载加上直升机之实际重量。二是结构永久荷载加上一个集中荷载，该荷载作用面积为1平方英寸，对于装有液压减震装置之直升飞机，该荷载取直升机总重之0.75倍。对于装有刚性着陆装置或滑橇之直升机，取直升机总重之1.5倍。三是结构永久荷载加上每平方米5kN之活载。”局部荷载应按直升机实际最大起飞重量确定，当没有机型技术资料时，一般可依据轻、中、重三种类型的不同要求，按下述选用局部荷载标准值及作用面积规定：——轻型，最大起飞重量2t，局部荷载标准值取20kN，作用面积为0.2x0.2m。——中型，最大起飞重量4t，局部荷载标准值取40kN，作用面积0.25x0.25m。——重型．最大起飞重量6t，局部荷载标准值取60kN．作用面积0.3x0.3m。荷载的组合值系数应取0.7，频遇值系数应取0.6，准永久值系数应取0。4、夜间照明设备为了保证夜间的正常使用，直升机停机坪应设置夜间照明，还应设置着陆区域界限灯、障碍灯。当停机坪为圆形时，周边灯不应小于8个;当停机坪为矩形或方形时，则其任何一边的周边灯不少于5个，上述周边灯的问距均不应大于3m。导航灯应设在停机坪的两个方向.每个方向不少于5个，其间距可为。.4m-0.6m,泛光灯设在停机坪与导航灯相反方向对于进出场空域内的障碍物、也应设置指示灯。照明电源应为消防回路单独设置时应考虑24h连续供电.另外，应该考虑屋顶紧急救助空间的面积，且应考虑避难、救护作业区和空间障碍物的标识。直升机升降和悬停时，对进人方向和着陆地带需要有醒目的标识。升降地带的标志用黄色的着陆范围38线和H符号给予表示，紧急救助空间用K符号给予表示楼梯间、水箱间、共用天线、避雷针、冷却塔等障碍物应避让起降场地5m以上，同时尽量避免场地有较大起伏，防止乱气流产生。四、结语城市的高架直升机停机坪地处城市之中，其周围裹挟着林林总总的高楼大厦，下面又可能是繁华熙攘的华街大道和稠密的城市公众，直升机在这样危机四伏的空中走廊里飞行，存在太多的不稳定因素，一旦失事，那将是灾难性的后果。凡此种种都要求停机坪的设计要慎之又慎。停机坪的设计是一个结合建筑、结构、场道、通信、导航、消防、助航灯光等多专业的系统工程。我们应准确的理解有关规范和标准的内容，把握好停机坪适用对象的性质和重要性。处理好停机坪和周围建筑之间，各相关单位之间，城市居民之间等诸多关系。使我们都市的天空成为祥和的天空，使我们飞翔的直升机们成为真正的救命天使。五、引用文献：【1】安庆新刘郁波《浅谈屋顶直升机场建筑设计》【2】宋明戴泓刘国忠沈清《试论城市高架直升机场设计》2006.03【3】邢学良《直升机停机坪专题研究》