戶芳玲

陜西烽火通信集團有限公司

 

    目前在大中型城市，由于人口增長迅速，土地資源有限，高層建筑建設(shè)速度快，并逐漸成為城市建筑的主流。由于高層建筑的建筑容納人數(shù)多，縱向交通容量有限，而且外部開放空間面積少，當(dāng)突發(fā)火災(zāi)災(zāi)害時，避難和消防難度較大，造成大量的人員傷亡和財產(chǎn)損失。對此，本文將從建筑結(jié)構(gòu)在發(fā)生火災(zāi)時抗變形能力、影響火災(zāi)發(fā)生的因素、阻止火勢蔓延和人員安全疏散等方面入手，提出一些高層防火設(shè)計的措施。

 

    （一）起火因素多：高層建筑本身建筑面積大，功能復(fù)雜，使用單位多，人員集中，內(nèi)部裝修易燃材料多等這些都成為火災(zāi)的隱患。（二）火災(zāi)發(fā)生時火勢蔓延快：高層建筑的樓梯間、排氣道、電梯井、管道井等豎向井道偏多，如防火分隔處理不好，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時都將成為火勢迅速蔓延的途徑。特別是賓館、綜合辦公樓及圖書樓、檔案樓、科研樓等建筑物，室內(nèi)可燃物一般比較多，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢容易快速蔓延。（三） 人員疏散困難：首先，由于樓層多，垂直距離大，疏散到地面的時間長；其次，發(fā)生火災(zāi)時電梯在火災(zāi)時因不防火或停電一般都而無法正常使用，多數(shù)高層建筑安全疏散主要是靠步行樓梯，而樓梯間內(nèi)一旦竄入煙氣，就會嚴(yán)重影響疏散；最后，發(fā)生火災(zāi)后人員在黑暗中的恐慌心理和逃生欲望等因素的影響，大量的人員在有限的樓梯間空間里擁堵，造成疏散困難。

 

    （一）現(xiàn)在許多高層建筑從設(shè)計到施工再到裝修居住，持續(xù)存在著許多潛在的隱患，如果不予以重視的話，會對高層防火帶來不利，這些隱患主要表現(xiàn)為以下幾點：玻璃幕墻做外裝修容易破碎掉落；裝修過分豪華帶來安全隱患；建筑防火審核存在困難；消防方面設(shè)計不足；消防設(shè)施設(shè)置不完善；人員的自救意識差。

 

    （二）火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)的影響

    當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，鋼結(jié)構(gòu)隨著溫度的升高，鋼材的屈服強度、抗壓強度、彈性模量等力學(xué)性能都迅速下降，并在很短的時間內(nèi)就會達到極限狀態(tài)甚至發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞。無防護措施的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限僅有15分鐘左右，當(dāng)溫度大于200℃時，鋼材出現(xiàn)藍脆和徐變現(xiàn)象；在300-400℃時，鋼材強度開始迅速下降，當(dāng)溫度達到400℃時，鋼材的屈服強度將降至室溫下強度的一半；當(dāng)溫度達到600℃時，鋼材基本喪失全部強度和剛度。火災(zāi)現(xiàn)場的溫度一般都會達到800-1000℃，這時候鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強度將快速下降，并出現(xiàn)塑性變形，發(fā)生局部破壞，最終鋼結(jié)構(gòu)建筑物會整體倒塌。

 

    （三）火災(zāi)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響

    火災(zāi)對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響大致可以分為以下兩種：第一種是單個構(gòu)件受到火的直接灼燒，產(chǎn)生損傷，例如構(gòu)件表面混凝土爆裂脫落和燒傷層產(chǎn)生細(xì)微裂逢；第二種是梁柱組成的整體結(jié)構(gòu)由于升溫不同，產(chǎn)生很大的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力從而引起構(gòu)件的破壞。鋼筋混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋當(dāng)溫度小于200℃時，隨著溫度的升高，鋼筋的屈服強度與極限強度下降時的速度比較慢。當(dāng)溫度在200-450℃時，鋼筋的強度隨著溫度的升高而下降的速度逐漸加快。當(dāng)溫度上升到450℃時，鋼筋強度下降的速度明顯加快。

 

    設(shè)計中盡量保證主體結(jié)構(gòu)有足夠的耐火穩(wěn)定性，主要有以下幾個方面：首先減輕結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的破壞，避免結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中局部或整體倒塌造成人員傷亡；其次減少火災(zāi)后結(jié)構(gòu)的修復(fù)費用，縮短災(zāi)后建筑的修復(fù)周期，減少經(jīng)濟損失；最后為在設(shè)計中節(jié)約材料、提高結(jié)構(gòu)的安全性提供科學(xué)依據(jù)。目前多數(shù)高層建筑以鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主，下面將分別從這兩個方面探討一下提高結(jié)構(gòu)的耐火穩(wěn)定性的設(shè)計措施。

 

    （一） 針對鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計措施

    現(xiàn)在我國的鋼結(jié)構(gòu)防火主要采用防火涂料、發(fā)泡防火漆和外包防火層等方法。對于外露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件多用防火涂料法，防火涂料法就是在鋼結(jié)構(gòu)上噴涂防火涂料以提高其耐火極限。發(fā)泡防火漆法中與防火涂料法不同的是防火漆是由成膜劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等多種材料制造而成的一種阻燃涂料。防火漆與一般油漆相比，在物理性能方面基本一樣，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃燒，遇火時，能推遲火焰延燒到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。外包防火層法是在鋼結(jié)構(gòu)表面添加外包層，可以現(xiàn)澆成型或者采用噴涂法。現(xiàn)澆成型的實體混凝土外包層常采用鋼絲網(wǎng)或鋼筋，以限制收縮或裂縫，用以保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉等材料進行操作。

 

    (二)針對鋼筋混凝土的設(shè)計措施

    火災(zāi)中高溫作用后，混凝土構(gòu)件的強度決定于鋼筋與混凝土之間的摩擦力、鋼筋表面與水泥之間的膠結(jié)力、混凝土和鋼筋接觸面的機械咬合力，所以鋼筋混凝土構(gòu)件的防火設(shè)計首先考慮混凝土強度，方法如下：首先，通過活性細(xì)粉如硅灰、耐熱粉煤灰和減水劑、泵送劑的使用，在保證強度等級的情況下盡可能減少單位水泥用量；其次，盡可能選用高溫下體積較穩(wěn)定的骨料；再次，適當(dāng)增加保護層厚度，延長構(gòu)件的耐火極限，緩解因鋼筋膨脹系數(shù)大于混凝土而引起的構(gòu)件破壞。最后，可以在鋼筋混凝土樓板下面噴涂防火涂料進行阻燃處理。

 

    （三）要合理設(shè)計防火間距和分區(qū)

    在高層建筑防火設(shè)計中，防火分區(qū)和防火間距是必須考慮的問題，合理的防火分區(qū)可有效地把火勢控制在一定范圍內(nèi)，阻止火勢蔓延，減少火災(zāi)損失，并為火災(zāi)發(fā)生時的人員逃生、消防撲救提供時間。防火分區(qū)分垂直分區(qū)和水平分區(qū)，水平防火分區(qū)采用防火墻、防火卷簾和混凝土樓板來實現(xiàn)。垂直防火分區(qū)應(yīng)采用較高耐火極限的樓板或窗檻墻，對貫穿部分，比如樓梯、電梯等，設(shè)置相應(yīng)耐火分隔措施。

 

    （五）設(shè)必要的安全的疏散通道和避難層

    消防安全的重中之重是人身安全，所以安全疏散設(shè)計就成為建筑防火設(shè)計中最根本、最關(guān)鍵的技術(shù)，安全疏散設(shè)計的目標(biāo)就是要保證建筑內(nèi)人員疏散完畢的時間必須小于火災(zāi)發(fā)展到危險狀態(tài)的時間。安全疏散設(shè)計的重點是安全出口、疏散出口、安全疏散通道的數(shù)量、寬度、位置和疏散距離，每個防火分區(qū)必須設(shè)置兩個安全出口；疏散路線必須滿足室內(nèi)最遠(yuǎn)點到房門，房門到最近樓梯間的行走距離限值；疏散出口應(yīng)分散設(shè)置，選用合適的疏散樓梯形式，地上與地下不共用樓梯間，疏散方向應(yīng)盡量為雙向疏散；疏散寬度足夠。設(shè)計中設(shè)置防煙樓梯間和封閉樓梯間，應(yīng)急照明和疏散指示標(biāo)志等為人員疏散提供條件。

 

    （六）設(shè)置合理的防排煙系統(tǒng)

    高層建筑火災(zāi)中煙氣是隱形殺手，所以在建筑內(nèi)設(shè)置防排煙系統(tǒng)非常重要。各種豎向管井成為高層建筑火災(zāi)垂直方向蔓延的途徑。而樓梯間及其前室或合用前室是火災(zāi)時人員臨時避難場所，消防電梯間及其前室是消防隊員進入高層建筑滅火的主要通道，為了阻止煙氣進入這些部位或排出這些部位的煙氣，保證人員的撲救安全，高層建筑應(yīng)在這些地方設(shè)置機械加壓送風(fēng)系統(tǒng)，與此同時，高層建筑封閉避難層內(nèi)也應(yīng)設(shè)置機械加壓送風(fēng)設(shè)施，能為躲避在避難層里的人們提供新鮮空氣，并保證空氣的正壓力防止煙氣進入。

 

    隨著高層建筑的普及應(yīng)用，高層建筑的火災(zāi)問題也越來越被重視，本文根據(jù)高層建筑的火災(zāi)特點，綜合考慮高層防火中的問題，認(rèn)為高層建筑防火設(shè)計應(yīng)該從以下方面入手：

    （1）、針對不同的結(jié)構(gòu)應(yīng)該采取不同的相應(yīng)防火措施，盡量提高火災(zāi)時結(jié)構(gòu)的抗變形能力，為人員疏散提供足夠的時間。

    （2）、建筑所用材料、防火間距、人員自救能力這三個方面在防火設(shè)計中都是必不可少的影響因素。

    （3）、在人員安全疏散方面，應(yīng)該合理設(shè)計疏散通道、避難層和防排煙系統(tǒng)，在火災(zāi)時為人員疏散提供保障。

    通過上述設(shè)計理念和具體措施，提高高層建筑的防火能力，能遏制重特大火災(zāi)事故的發(fā)生，避免和減輕高層建筑火災(zāi)對人民生命財產(chǎn)造成的危害。

 

1、 王麗艷.鋼筋混凝土構(gòu)件的保護層及防火措施[J].科技促進發(fā)展，2008（7）：107. 

2、陳猛.淺談高層建筑的防火設(shè)計[J].科技資訊，2009（9）：68.  

3、黃海濤.高層建筑防火設(shè)計措施綜述[J].今日科苑，20

4、GB 50045-95,高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范, 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2001. 寶雞市清姜路72號

 

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)