【摘 要】近年來,網架結構大跨度建筑火災坍塌事故率呈上升趨勢,造成人員傷亡和重大財產損失。文章通過對歷年網架結構大跨度建筑火災歸納總結,尋找其火災坍塌的一般規(guī)律和特殊規(guī)律,對鋼結構主體、鋼混結構主體等特性研究分析,并結合不同建筑主體的特點,提出有效的防火管理意見,旨在降低網架結構大跨度建筑的火災事故發(fā)生概率。
【關鍵詞】大跨度網架; 火災坍塌; 預防措施
【中圖分類號】TU998.12【文獻標志碼】A
隨著經濟社會的快速發(fā)展,網架大跨度建筑在企業(yè)廠房、倉儲、商場為主的生產、生活中應用越來越多。建筑內人員高度集中、物資大量密集,原料和成品大多屬可燃物,甚至是易燃易爆品、有毒化學品,火災負荷大、燃燒發(fā)煙量大且有爆炸危險。一旦發(fā)生火災,短時間內極易造成大面積的坍塌,人員傷亡大,財產損失重,社會關注度高。
1 網架結構大跨度建筑的性能
網架結構多為鋼結構或鋼混結構,很多企業(yè)為降低搭建成本,也使用墻體為鋼混、屋頂為鋼結構的廠房搭建形式。由于鋼結構與鋼混結構的耐熱極限、使用條件、隔火效果不同,導致在火災事件中坍塌形式多樣、受損程度不一。
1.1 網架建筑的功能與性能
從建筑的使用功能和性能角度來看,火災中網架結構大跨度建筑物坍塌事故多發(fā)生在倉房、車間中。用于生產的車間、廠房和倉庫內部通常存放大量的生產原料、半成品和成品,建筑結構多采用鋼架結構與鋼筋混凝土結構,大量的易燃品和可燃品助推火災火勢,而鋼架結構受熱后強度變化劇烈,極易發(fā)生建筑物體坍塌事故。如2015年3月,浦東金龍魚物流倉儲中心發(fā)生大火,儲物倉庫在食用油助力下猛烈燃燒,使鋼結構倉庫變形坍塌。2020年1月,浙江金華永康一大跨度廠房發(fā)生火災,建筑內存儲大量鋰電池組、塑料粒等,塑膠原料與生產產品劇烈燃燒,導致鋼混廠房一側迅速倒塌。
1.2 網架建筑的材料與結構
網架結構中,大跨度、大空間的生產建筑多以鋼筋混凝土結構和鋼結構為主,其次為鋼混與鋼結構并存的復合結構。鋼混結構一般為承重墻、梁板。在復合結構中,鋼結構主體首先坍塌,其次為鋼混結構體。因鋼結構主體的耐熱極限為500 ℃左右,而鋼混結構中混凝土能夠對鋼體形成保護作用,耐火性能較高。如廣東LG電子有限公司廠房火災,一層、二層使用鋼筋混凝土機構,三層為鋼結構,在火災事故發(fā)生以后,三層鋼結構主體發(fā)生坍塌,一層、二層鋼混結構建筑保持性較強。很多鋼結構建筑沒有進行有效的防火技術處理;如馬鞍山蒙牛乳業(yè)有限公司火災事故,因冷庫建材未達到二級耐火要求,導致鋼結構主體受熱快速坍塌。
2 網架結構大跨度建筑的坍塌規(guī)律
2.1 網架結構建筑火災坍塌事故規(guī)律
從網架建筑的性能、材料、結構等分析,整體坍塌是網架結構大跨度建筑的主要坍塌方式?;诮ㄖ牧夏突饦O限的限制,建筑材料本身的性能和強度變化明顯,承載能力持續(xù)下降,導致建筑物體整體坍塌,如2013年1月,某公司由于倉房內部存在大量的可燃物品,火災載荷過大,導致鋼結構主體在高溫作用下強度喪失,形成整體坍塌事故。同時,復合結構的廠房由于頂棚采用鋼結構,屋頂受到火焰高溫作用明顯,致使鋼結構主體失去支撐力,導致屋頂坍塌。單一樓層坍塌主要受到著火點的影響,最先起火的樓層受到的火焰溫度最高,且容易造成屋頂塌陷,火焰進入更高樓層,導致建筑物體連續(xù)塌陷。
2.2 火災事故下網架結構大跨度建筑坍塌規(guī)律
2.2.1 一般規(guī)律
(1)不同使用功能和性質的建筑物的著火條件不同,火災助燃品和燃燒條件好的環(huán)境下,火災強度高,撲救難度大,建筑物體的坍塌時間短,且容易發(fā)生整體坍塌事故。
(2)與鋼混結構的建筑體相比,鋼結構耐火極限較低,在同等釋熱率的條件下,鋼結構建筑首先發(fā)生坍塌。
(3)著火點部位的火焰溫度最高,如著火點位置采用鋼結構,則建筑物坍塌的可能性更高。
2.2.2 特殊規(guī)律
(1)相比殼體建筑結構,網架結構受熱均勻,多發(fā)生整體坍塌事故。
(2)網架結構的大跨度建筑因面積較大、施工條件較好、廠房內分隔容易,一般為多功用生產、辦公綜合用地,火勢成長條件較好、坍塌速度較快。
(3)網架結構物體多用鋼混結構圍墻,因此,屋頂坍塌是建筑物坍塌多發(fā)區(qū)域。
3 網架結構大跨度建筑火災坍塌的預防措施
3.1 智慧消防系統(tǒng)建立
智慧消防系統(tǒng)是利用概率算法,對不同形式的工廠的火災事故發(fā)生和建筑坍塌的概率進行評估,從而準確了解到火災出現的風險點,因計算過程和使用過程都能體現出現代化科技智能特點,故命名為智慧消防系統(tǒng)。從單位管理來看,大多數網架結構大跨度建筑存在私搭亂建的現象和問題,如不能及時發(fā)現和管控,就會影響火災發(fā)生的概率和施救的難度。因此,急需構建智慧消防系統(tǒng),加強對企業(yè)生產的管理和監(jiān)督。智慧消防系統(tǒng)可分為兩個部分,第一部分為民用配置,第二部分為公用配置,通常情況下,公用配置中又可分為監(jiān)管系統(tǒng)和消防力量調用系統(tǒng)。該系統(tǒng)由社會企業(yè)創(chuàng)建,已在部分城市的公共消防領域使用,能夠及時發(fā)現企業(yè)內部存在的風險點,具有針對性的進行整頓和治理。
3.2 鋼體建筑結構升級
網架結構的大跨度建建筑通常使用鋼結構主體,火場升溫迅速,擁有極高的火災坍塌危險,必須適當調整建筑主體的結構。鋼體建筑結構優(yōu)化升級,最簡單、最經濟的方式便是澆灌混凝土保護層。通過對鋼結構的支撐主體焊接鋼筋籠,再采用混凝土澆灌的方式,在鋼結構主體外側形成8 cm厚的保護層,能夠有效提升鋼結構主體的強度,提高主體耐熱性能。這種方法由于成本較貴,因此,只能對鋼結構的支柱、橫梁等重要構件進行保護。也可以在鋼構件表面涂耐火材料,在鋼結構表面形成7 mm以上的絕緣層,也可提升主體的耐火效果,但是成本比第一種方式更貴。
3.3 設立防火分區(qū)
網架結構的大跨度建筑由于內部空間大,建筑內部暢通和可燃物多,火勢蔓延速度易快,形成立體燃燒。而在火災發(fā)展過程中,火勢大小主要與氣流、氧氣含量、可燃物質量有關,其中氣流是其前進的助力,火勢的前進方向通常為可燃物的排布方向。因此,在網架結構大跨度建筑中,建立科學的防火分區(qū),將可燃物隔斷,盡量保持防火分區(qū)和可燃物倉庫的密閉,防止可燃物所在區(qū)域不形成空氣對流,可采用南窗高北窗低,或單開窗的室內設計形式,既不影響室內采光,又無法形成助力火勢增長的環(huán)境,從而有效抑制火種燃燒速度,降低內部的火勢。
4 結束語
由于建筑體的材料、結構和使用功能不同,火災坍塌事故的概率不同,日常監(jiān)管形式也將日趨多樣化,各種高科技設備運用在火災預防當中,未來火災隱患的整治方向將更加智能化、科學化和數字化。
參考文獻
[1]陳澤林. 大跨度空間結構中的鋼網架結構設計問題研究[J]. 信息周刊, 2020(12).
[2]盧艷萍. 大跨度大空間建筑火災撲救探究[J]. 黑龍江科技信息, 2015, 24(24):24.
[定稿日期]2021-04-22
[作者簡介]楊柏桐(1990~),男,本科,助理工程師,主要從事防火監(jiān)督工作。