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        淺析網(wǎng)架大跨度建筑火災(zāi)坍塌規(guī)律及預(yù)防措施

        2021-12-16 00:10:27楊柏桐
        四川建筑 2021年5期
        關(guān)鍵詞:預(yù)防措施

        【摘 要】近年來,網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑火災(zāi)坍塌事故率呈上升趨勢(shì),造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失。文章通過對(duì)歷年網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑火災(zāi)歸納總結(jié),尋找其火災(zāi)坍塌的一般規(guī)律和特殊規(guī)律,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)主體、鋼混結(jié)構(gòu)主體等特性研究分析,并結(jié)合不同建筑主體的特點(diǎn),提出有效的防火管理意見,旨在降低網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑的火災(zāi)事故發(fā)生概率。

        【關(guān)鍵詞】大跨度網(wǎng)架; 火災(zāi)坍塌; 預(yù)防措施

        【中圖分類號(hào)】TU998.12【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A

        隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展,網(wǎng)架大跨度建筑在企業(yè)廠房、倉(cāng)儲(chǔ)、商場(chǎng)為主的生產(chǎn)、生活中應(yīng)用越來越多。建筑內(nèi)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(xué)品,火災(zāi)負(fù)荷大、燃燒發(fā)煙量大且有爆炸危險(xiǎn)。一旦發(fā)生火災(zāi),短時(shí)間內(nèi)極易造成大面積的坍塌,人員傷亡大,財(cái)產(chǎn)損失重,社會(huì)關(guān)注度高。

        1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑的性能

        網(wǎng)架結(jié)構(gòu)多為鋼結(jié)構(gòu)或鋼混結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu)的廠房搭建形式。由于鋼結(jié)構(gòu)與鋼混結(jié)構(gòu)的耐熱極限、使用條件、隔火效果不同,導(dǎo)致在火災(zāi)事件中坍塌形式多樣、受損程度不一。

        1.1 網(wǎng)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(zāi)中網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑物坍塌事故多發(fā)生在倉(cāng)房、車間中。用于生產(chǎn)的車間、廠房和倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部通常存放大量的生產(chǎn)原料、半成品和成品,建筑結(jié)構(gòu)多采用鋼架結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),大量的易燃品和可燃品助推火災(zāi)火勢(shì),而鋼架結(jié)構(gòu)受熱后強(qiáng)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(cāng)儲(chǔ)中心發(fā)生大火,儲(chǔ)物倉(cāng)庫(kù)在食用油助力下猛烈燃燒,使鋼結(jié)構(gòu)倉(cāng)庫(kù)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(zāi),建筑內(nèi)存儲(chǔ)大量鋰電池組、塑料粒等,塑膠原料與生產(chǎn)產(chǎn)品劇烈燃燒,導(dǎo)致鋼混廠房一側(cè)迅速倒塌。

        1.2 網(wǎng)架建筑的材料與結(jié)構(gòu)

        網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中,大跨度、大空間的生產(chǎn)建筑多以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)為主,其次為鋼混與鋼結(jié)構(gòu)并存的復(fù)合結(jié)構(gòu)。鋼混結(jié)構(gòu)一般為承重墻、梁板。在復(fù)合結(jié)構(gòu)中,鋼結(jié)構(gòu)主體首先坍塌,其次為鋼混結(jié)構(gòu)體。因鋼結(jié)構(gòu)主體的耐熱極限為500 ℃左右,而鋼混結(jié)構(gòu)中混凝土能夠?qū)︿擉w形成保護(hù)作用,耐火性能較高。如廣東LG電子有限公司廠房火災(zāi),一層、二層使用鋼筋混凝土機(jī)構(gòu),三層為鋼結(jié)構(gòu),在火災(zāi)事故發(fā)生以后,三層鋼結(jié)構(gòu)主體發(fā)生坍塌,一層、二層鋼混結(jié)構(gòu)建筑保持性較強(qiáng)。很多鋼結(jié)構(gòu)建筑沒有進(jìn)行有效的防火技術(shù)處理;如馬鞍山蒙牛乳業(yè)有限公司火災(zāi)事故,因冷庫(kù)建材未達(dá)到二級(jí)耐火要求,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)主體受熱快速坍塌。

        2 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑的坍塌規(guī)律

        2.1 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)坍塌事故規(guī)律

        從網(wǎng)架建筑的性能、材料、結(jié)構(gòu)等分析,整體坍塌是網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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(qiáng)度變化明顯,承載能力持續(xù)下降,導(dǎo)致建筑物體整體坍塌,如2013年1月,某公司由于倉(cāng)房?jī)?nèi)部存在大量的可燃物品,火災(zāi)載荷過大,導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)主體在高溫作用下強(qiáng)度喪失,形成整體坍塌事故。同時(shí),復(fù)合結(jié)構(gòu)的廠房由于頂棚采用鋼結(jié)構(gòu),屋頂受到火焰高溫作用明顯,致使鋼結(jié)構(gòu)主體失去支撐力,導(dǎo)致屋頂坍塌。單一樓層坍塌主要受到著火點(diǎn)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(jìn)入更高樓層,導(dǎo)致建筑物體連續(xù)塌陷。

        2.2 火災(zāi)事故下網(wǎng)架結(jié)構(gòu)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(zhì)的建筑物的著火條件不同,火災(zāi)助燃品和燃燒條件好的環(huán)境下,火災(zāi)強(qiáng)度高,撲救難度大,建筑物體的坍塌時(shí)間短,且容易發(fā)生整體坍塌事故。

        (2)與鋼混結(jié)構(gòu)的建筑體相比,鋼結(jié)構(gòu)耐火極限較低,在同等釋熱率的條件下,鋼結(jié)構(gòu)建筑首先發(fā)生坍塌。

        (3)著火點(diǎn)部位的火焰溫度最高,如著火點(diǎn)位置采用鋼結(jié)構(gòu),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(jié)構(gòu),網(wǎng)架結(jié)構(gòu)受熱均勻,多發(fā)生整體坍塌事故。

        (2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度建筑因面積較大、施工條件較好、廠房?jī)?nèi)分隔容易,一般為多功用生產(chǎn)、辦公綜合用地,火勢(shì)成長(zhǎng)條件較好、坍塌速度較快。

        (3)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)物體多用鋼混結(jié)構(gòu)圍墻,因此,屋頂坍塌是建筑物坍塌多發(fā)區(qū)域。

        3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑火災(zāi)坍塌的預(yù)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(duì)不同形式的工廠的火災(zāi)事故發(fā)生和建筑坍塌的概率進(jìn)行評(píng)估,從而準(zhǔn)確了解到火災(zāi)出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),因計(jì)算過程和使用過程都能體現(xiàn)出現(xiàn)代化科技智能特點(diǎn),故命名為智慧消防系統(tǒng)。從單位管理來看,大多數(shù)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑存在私搭亂建的現(xiàn)象和問題,如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和管控,就會(huì)影響火災(zāi)發(fā)生的概率和施救的難度。因此,急需構(gòu)建智慧消防系統(tǒng),加強(qiáng)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)的管理和監(jiān)督。智慧消防系統(tǒng)可分為兩個(gè)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(diào)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)由社會(huì)企業(yè)創(chuàng)建,已在部分城市的公共消防領(lǐng)域使用,能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn),具有針對(duì)性的進(jìn)行整頓和治理。

        3.2 鋼體建筑結(jié)構(gòu)升級(jí)

        網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度建建筑通常使用鋼結(jié)構(gòu)主體,火場(chǎng)升溫迅速,擁有極高的火災(zāi)坍塌危險(xiǎn),必須適當(dāng)調(diào)整建筑主體的結(jié)構(gòu)。鋼體建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí),最簡(jiǎn)單、最經(jīng)濟(jì)的方式便是澆灌混凝土保護(hù)層。通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的支撐主體焊接鋼筋籠,再采用混凝土澆灌的方式,在鋼結(jié)構(gòu)主體外側(cè)形成8 cm厚的保護(hù)層,能夠有效提升鋼結(jié)構(gòu)主體的強(qiáng)度,提高主體耐熱性能。這種方法由于成本較貴,因此,只能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的支柱、橫梁等重要構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)。也可以在鋼構(gòu)件表面涂耐火材料,在鋼結(jié)構(gòu)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(shè)立防火分區(qū)

        網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的大跨度建筑由于內(nèi)部空間大,建筑內(nèi)部暢通和可燃物多,火勢(shì)蔓延速度易快,形成立體燃燒。而在火災(zāi)發(fā)展過程中,火勢(shì)大小主要與氣流、氧氣含量、可燃物質(zhì)量有關(guān),其中氣流是其前進(jìn)的助力,火勢(shì)的前進(jìn)方向通常為可燃物的排布方向。因此,在網(wǎng)架結(jié)構(gòu)大跨度建筑中,建立科學(xué)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(cāng)庫(kù)的密閉,防止可燃物所在區(qū)域不形成空氣對(duì)流,可采用南窗高北窗低,或單開窗的室內(nèi)設(shè)計(jì)形式,既不影響室內(nèi)采光,又無法形成助力火勢(shì)增長(zhǎng)的環(huán)境,從而有效抑制火種燃燒速度,降低內(nèi)部的火勢(shì)。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        由于建筑體的材料、結(jié)構(gòu)和使用功能不同,火災(zāi)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(shè)備運(yùn)用在火災(zāi)預(yù)防當(dāng)中,未來火災(zāi)隱患的整治方向?qū)⒏又悄芑?、科學(xué)化和數(shù)字化。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陳澤林. 大跨度空間結(jié)構(gòu)中的鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(zāi)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(jiǎn)介]楊柏桐(1990~),男,本科,助理工程師,主要從事防火監(jiān)督工作。

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