摘要：本文將圍繞裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)要求開展分析，并以某城市酒店工程作為研究對象，闡述裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑消防問題，包括構(gòu)件的耐火極限較低、樓板空腔防火保護(hù)不到位。為此，筆者認(rèn)為可借助耐火試驗(yàn)確定構(gòu)件耐火極限，保證設(shè)計(jì)符合安全標(biāo)準(zhǔn)，并提出豎向管井的防火分隔路徑，達(dá)到控制火勢蔓延的目的，并保證配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性與穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：耐火試驗(yàn)；豎井空腔；消防安全；鋼結(jié)構(gòu)建筑

引言

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑是指將大量現(xiàn)場作業(yè)轉(zhuǎn)移至工廠，預(yù)先在工廠完成構(gòu)件加工制作之后，將其運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，在連接固定后裝配成建筑物。雖然此類建筑可通過鋼板與焊接型材連接，保持極強(qiáng)的荷載承受能力，具有抗震性能好、綠色環(huán)保等優(yōu)勢。但鋼結(jié)構(gòu)建筑保溫隔熱效果不佳，燃燒溫度高，容易在火災(zāi)時出現(xiàn)局部熔化，加大火勢蔓延程度，無法有效撲滅與控制。

一、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)要求

鑒于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的材料特點(diǎn)，若想實(shí)現(xiàn)工廠化生產(chǎn)，滿足建筑安全標(biāo)準(zhǔn)，需要進(jìn)一步優(yōu)化防火設(shè)計(jì)，充分考慮構(gòu)件承載形式以及環(huán)境因素，采取可靠性強(qiáng)、實(shí)用性高的防火保護(hù)措施，保證構(gòu)件易于組裝，不會在運(yùn)輸、安裝時受到破壞。同時還要注意，裝配式結(jié)構(gòu)的封閉性顯著，無論是安全疏散還是煙氣控制，都存在難度較高的問題，若想降低火災(zāi)事故的不良影響，應(yīng)以預(yù)防火災(zāi)形成為首要目標(biāo)。比如：在設(shè)計(jì)階段，依照建筑用途與規(guī)模，確定防火等級，并布置防火隔墻；選取適合的防火材料，保證材料具備耐高溫、阻燃等特性，例如防火涂料、防火膠帶等；布置防火門窗，用以起到隔熱作用；設(shè)置滅火裝置，包括滅火器、消防栓，并定期做好檢查、維護(hù)，保證在出現(xiàn)意外時能夠第一時間撲滅火源；強(qiáng)化消防宣傳力度，幫助操作人員樹立良好的安全意識與防火理念，通過定期培訓(xùn)與演練，使管理者與工作者掌握應(yīng)對火災(zāi)的有效手段。

二、裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑消防問題及解決方案的實(shí)現(xiàn)路徑

（一）工程概況

本文選取的研究對象為酒店工程項(xiàng)目，建筑高度大約在64m，其中地上19層，地下兩層，地上建筑面積達(dá)到20000m2，耐火等級為1級。根據(jù)實(shí)際調(diào)查顯示，酒店建筑地上結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為裝配式鋼框架體系，主要組成包括外墻系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)、消防系統(tǒng)以及鋼構(gòu)系統(tǒng)，采用鋼柱、鋼桁架組成。對于樓板單元來說，采用澆筑混凝土飾面，涵蓋上層底板與下層吊頂。在相關(guān)構(gòu)件出廠過程中，項(xiàng)目子系統(tǒng)在完成預(yù)裝處理后，會直接打包運(yùn)送到施工現(xiàn)場，憑借高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行構(gòu)件連接拼裝。至于酒店項(xiàng)目的鋼柱則以方形鋼管柱為主，其截面規(guī)格達(dá)到200×200mm，壁厚大約在10～30mm之間。而樓板結(jié)構(gòu)單元的規(guī)格則在7.8×3.9m，承重結(jié)構(gòu)為鋼桁架，以弦桿代替翼緣，借助腹桿代替腹板，并在各階段采用節(jié)點(diǎn)板焊縫完成腹桿與弦桿的連接，高度在4.5m。在桁架上層鋪有大量鋼筋網(wǎng)片，直至工廠內(nèi)完成混凝土澆筑、養(yǎng)護(hù)后，將其制作成鋼板砼組合樓板。在酒店建筑內(nèi)部，均使用非承重墻，此類墻體只負(fù)責(zé)承受次要荷載，具有自重輕、保溫隔聲效果好的優(yōu)勢，不會占用過多的建筑面積，且操作便捷，能夠與飾面層結(jié)合牢固。通過將巖棉填塞在輕鋼龍骨，提高元件的穩(wěn)固性能。對于上下樓層的鋼柱，則要憑借柱座實(shí)現(xiàn)連接，在鋼柱端焊接完畢后，插入樓板柱座。而在鋼柱外則要利用高強(qiáng)度螺栓，通過法蘭連接，完成元件組合。

（二）設(shè)計(jì)問題與解決思路

在建筑設(shè)計(jì)過程中發(fā)現(xiàn)，鋼材晶體組織對溫度相對敏感，材料強(qiáng)度會因溫度的持續(xù)上升而不斷削弱，甚至出現(xiàn)鋼材耐火極限不超過30min的問題。即便工作人員通過噴涂防火涂料，來提高材料的防火質(zhì)量，但在實(shí)際應(yīng)用過程中，建筑耐火極限卻始終得不到改善。究其原因在于：施工方存在偷工減料行為，沒有充分遵循既定程序完成噴涂作業(yè)，也可能是施工人員本身的專業(yè)能力不足，造成涂層厚度不達(dá)標(biāo)，甚至出現(xiàn)大面積涂層脫落；建筑使用方安全意識不足，對于建筑防火性能的了解不夠全面，在選擇涂料時，為減少經(jīng)濟(jì)成本支出，選擇劣質(zhì)防火涂料，從而埋下嚴(yán)重的消防隱患；監(jiān)督方對于工程項(xiàng)目的監(jiān)管力度不足，未第一時間找出防火作業(yè)時存在的問題，監(jiān)督機(jī)制不夠科學(xué)、檢驗(yàn)技術(shù)未有效執(zhí)行，過于依靠人員的主觀判斷。在建筑樓板結(jié)構(gòu)方面，由于采用鋼框架的結(jié)構(gòu)體系，會在樓板中形成較大空腔，一旦產(chǎn)生火災(zāi)事故，火災(zāi)產(chǎn)生的煙氣與火焰進(jìn)入密閉空間后，很容易蔓延到其他地區(qū)。建筑內(nèi)的管道井與排煙道都采用豎向結(jié)構(gòu)，若煙氣流入其中，同樣會引發(fā)豎井與空腔間的相互蔓延，最終加大火勢，引發(fā)嚴(yán)重后果。

為切實(shí)解決上述問題，需要建筑產(chǎn)權(quán)單位、物業(yè)管理單位準(zhǔn)確識別建筑消防隱患，加大建筑風(fēng)險排查力度，做好消防設(shè)施的維護(hù)與更新，保證報警系統(tǒng)正常運(yùn)行，充分考慮裝配式結(jié)構(gòu)建筑的特殊性。通過建立完善的消防審核制度，培養(yǎng)工作人員嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖鳂I(yè)精神，規(guī)范防火涂料的使用。同時，還要注重人員培訓(xùn)以及消防宣講，并利用耐火試驗(yàn)確定構(gòu)件的耐火極限，以此保證構(gòu)件設(shè)計(jì)符合規(guī)范要求[1]。

（三）耐火試驗(yàn)

1.鋼柱

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙發(fā)現(xiàn)，鋼柱構(gòu)件負(fù)責(zé)承擔(dān)酒店建筑的豎向荷載，至于斜支撐則主要用于提供抗側(cè)向位移，能夠起到維持鋼柱受力穩(wěn)定的作用。在開展鋼柱耐火試驗(yàn)的過程中需要注意，受器械設(shè)施限制，在試驗(yàn)中采用的時間均來自典型鋼管柱，且并未設(shè)置斜支撐。至于在試驗(yàn)條件的設(shè)置上，則要充分參考《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》的相關(guān)要求，確保建筑中柱耐火極限在3h以上?；诖?，筆者共設(shè)計(jì)了3個試件耐火試驗(yàn)，具體的防火保護(hù)構(gòu)造以及試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為：1號鋼柱截面規(guī)格，含柱座高度大約在3.7m，防火保護(hù)措施為50mm厚巖棉，12mm厚纖維硅酸鈣板，荷載達(dá)到1200kn，耐火時間為3h；2號鋼柱截面規(guī)格，含柱座高度大約在3.7m，防火保護(hù)措施為基本與1號鋼柱相同，區(qū)別在于纖維硅酸鈣板為雙層，荷載達(dá)到2300kn，耐火時間為70min；3號鋼柱截面規(guī)格，含柱座高度大約在3.7m，防火保護(hù)措施為25mm厚硅酸鋁棉，50mm厚巖棉，12mm厚纖維硅酸鈣板，荷載達(dá)到3200kn，耐火時間為3h[2]。

2.鋼桁架樓板

酒店項(xiàng)目的樓板單元主要表現(xiàn)為樓板與梁所組合而成的鋼桁架，該構(gòu)件的耐火極限應(yīng)超過對梁的耐火等級要求，即數(shù)值超過2h。在測試條件方面，則要切實(shí)滿足國家安全標(biāo)準(zhǔn)對承重構(gòu)件的相關(guān)要求。再充分考慮試驗(yàn)裝置的限制條件后，最終決定專門定制用于耐火試驗(yàn)的試驗(yàn)爐，選用測試的樓板規(guī)格為5×4×05m，試驗(yàn)共計(jì)2次，具體試驗(yàn)結(jié)果為：1號樓板吊頂無開口，截面尺寸為5×4×05m，采用的防火保護(hù)措施，在輕鋼龍骨充填厚棉，并增添纖維硅酸鈣板，荷載強(qiáng)度大約在2kn/m2，耐火極限在2h左右；2號樓板吊頂上設(shè)有排風(fēng)口、噴頭開口以及線頭開口，截面尺寸同樣為5×4×05m，采用的防火保護(hù)措施與一號樓板基本一致，區(qū)別在于巖棉溫度較高，荷載強(qiáng)度大約在2.5kn/m2，耐火極限在1.5h左右[3]。

根據(jù)上述數(shù)據(jù)可知，1號樓板防火保護(hù)措施能夠切實(shí)符合耐火極限要求，并保留部分安全冗余。同時，為確保防火保護(hù)效果滿足預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)做好樓板吊頂開口與縫隙的防火封堵，避免火勢經(jīng)過開口與縫隙發(fā)生蔓延。在排風(fēng)管道上，則應(yīng)選用耐高溫材料[4]。

3.非承重墻

非承重墻的耐火試驗(yàn)同樣為3組，具體的防火保護(hù)構(gòu)造形式以及試驗(yàn)結(jié)果表現(xiàn)為：1號非承重墻體尺寸為37×33×0084m，防火保護(hù)措施為纖維硅酸鈣板，巖棉，耐火極限大約在1h；2號非承重墻體尺寸為37×33×0084m，防火保護(hù)措施為紙面石膏板，巖棉，耐火極限大約在57min；3號非承重墻體，墻體尺寸為37×33×0084m，防火保護(hù)措施為纖維硅酸鈣板，水泥與巖棉，耐火極限大約在2h[5]。

結(jié)合上述數(shù)據(jù)分析可知，1號非承重墻體的耐火極限較高，因此可運(yùn)用在耐火極限在1h的隔墻設(shè)置領(lǐng)域，比如過道兩側(cè)墻體。至于2號非承重墻體，其耐火極限趨近于1h，更適合運(yùn)用在耐火極限在0.8h以上的隔墻。而3號非承重墻體，其耐火極限最高，超過2h，因此可運(yùn)用在耐火極限在2h以上的領(lǐng)域，比如圍護(hù)墻以及井壁[6]。

4.結(jié)果分析

結(jié)合上述建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)結(jié)果，可以為后續(xù)的防火構(gòu)件選取與采購提供科學(xué)依據(jù)，保證投入使用的構(gòu)件耐火時間符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)[7]。

為此，筆者認(rèn)為對于耐火極限在3h以上的鋼柱，應(yīng)主要采取硅酸鋁棉、高溫巖棉以及硅酸鈣板。其中硅酸鋁棉是指經(jīng)噴、吹或甩絲法生成的纖維，經(jīng)過集棉器集結(jié)成散裝纖維，此類纖維的特征在于導(dǎo)熱率低、熱容量低，且熱穩(wěn)定性卓越，吸音效果良好，無腐蝕性物質(zhì)。而高溫巖棉則是一種采用優(yōu)質(zhì)玄武巖，經(jīng)高溫熔融，離心噴吹等工藝制成的無機(jī)保溫材料，具有防火性能突出、環(huán)保效果顯著、施工便捷的優(yōu)勢。而硅酸鈣板是指一種新型綠色環(huán)保建材，是以無機(jī)礦物纖維作為增強(qiáng)材料，將硅質(zhì)、鈣質(zhì)材料作為膠結(jié)材料，經(jīng)過制漿、高溫蒸汽，實(shí)現(xiàn)固化反應(yīng)所制成的板材，同樣具有極佳的防火、耐久性能。對于耐火極限高于2h的樓板來說，則要在輕鋼龍骨充填高溫巖棉，搭配硅酸鈣板，并將輕鋼龍骨焊接在鋼桁架下側(cè)。而位于空腔內(nèi)的鋼柱座則要噴涂防火涂料，保證涂料的耐火極限超過15h。對于隔墻來說，則要充分考慮耐火極限要求，根據(jù)實(shí)際情況，采取差異性的防火保護(hù)措施[8]。

（四）豎井空腔防火措施

1.豎向管井

豎向管井是指建筑物用于布置豎向設(shè)備管線的井道，通常來說，豎向管井的火災(zāi)隱患主要表現(xiàn)為線路敷設(shè)不夠規(guī)范，電纜纏繞不清，線纜沒有做好穿管保護(hù)，導(dǎo)致線路老化現(xiàn)象嚴(yán)重。為此，工作人員應(yīng)做好豎向管井的規(guī)范管理，清除內(nèi)部雜物，做好線纜保護(hù)，加強(qiáng)防火封堵效果，保證管道井的獨(dú)立設(shè)置，切不可在層間樓板處分隔。甲級防火門是一種消防設(shè)備，其耐火等級達(dá)到1.5h，門扇厚度大約在50mm，材質(zhì)以鋼質(zhì)、木質(zhì)為主，內(nèi)部填充材料為珍珠巖，個別也會使用MC復(fù)合材料、發(fā)泡門芯板等。此類材料的特點(diǎn)在于耐火度高、吸水性強(qiáng)。同時，除電梯井外的豎井井壁，則要保證耐火等級超過1h，在防火保護(hù)措施上可保持與隔墻一致，即纖維硅酸鈣板與高溫巖棉，并保證樓板空腔采用與樓板防火保護(hù)相同的構(gòu)造，做到水平防火分隔。

2.樓板空腔

樓板空腔是指建筑因結(jié)構(gòu)原因出現(xiàn)的封閉或半封閉空間，其存在容易產(chǎn)生共鳴現(xiàn)象，也不利于溫度調(diào)節(jié)，容易出現(xiàn)熱集中效應(yīng)，加大安全隱患的形成概率。為此，需要在每塊樓板四周采用硅酸鈣板，將其作為防火分隔，并在樓板拼接位置，填充巖棉，借助防火水泥，完成密閉填縫作業(yè)。其中防火水泥是指在材料表面涂上防火土層的混凝土，能夠在結(jié)構(gòu)物表面形成一定厚度的層狀物，確保在火災(zāi)事故時，降低可燃性基材火焰?zhèn)鞑ニ俣?，以此達(dá)到推遲構(gòu)件升溫至材料極限溫度的時間，切實(shí)提高結(jié)構(gòu)耐火極限。而在樓板空腔的送排風(fēng)管道方面，則可使用巖棉材料，并控制好材料空度，通常應(yīng)高于30mm。在吊頂上方開設(shè)排風(fēng)口以及接線口，要求管道與頂棚的縫隙填滿巖棉，之后借助防火水泥完成封堵作業(yè)。同時，在樓板吊頂，還要做好檢修口規(guī)格的適當(dāng)調(diào)整，保證檢修口面積不超過0.6×0.6m，也禁止在相鄰區(qū)域設(shè)置多個檢修口。

結(jié)語

綜上所述，通過對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)要求開展分析討論，并以某地方酒店工程項(xiàng)目作為研究對象，闡述消防設(shè)計(jì)存在的不足之處以及針對性的解決措施，借助耐火試驗(yàn)確定鋼柱、墻體耐火極限，以此為后續(xù)的防火保護(hù)提供參考依據(jù)，使構(gòu)件設(shè)計(jì)方式符合安全規(guī)定。

參考文獻(xiàn)

[1]肖軍.安全防火涂料在鋼結(jié)構(gòu)建筑上的應(yīng)用[J].上海染料，2021，49（03）：36-41.

[2]張軍海.鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)撲救措施及安全行動要點(diǎn)[J].今日消防，2021，6（01）：52-54.

[3]梁澤民.鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)危險性分析及處置對策探討[J].科技與創(chuàng)新，2020（13）：138-139.

[4]肖科.基于計(jì)算分析的鋼結(jié)構(gòu)建筑性能化消防設(shè)計(jì)[J].消防科學(xué)與技術(shù)，2020，39（02）：212.

[5]晏建波，戴培剛，張陽，等.石膏基鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性能研究[J].中國建筑金屬結(jié)構(gòu)，2022（07）：36-38.

[6]張?zhí)煲?船舶防火門標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)典型案例[J].中國船檢，2022（07）：91-97.

[7]王劍，范宜霖，雷艷，等.閥門端部連接耐火試驗(yàn)系統(tǒng)及試驗(yàn)方法[J].流體機(jī)械，2022，50（06）：18-22.

[8]林晉立.排煙防火閥門耐火試驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2022，51（06）：214-219.

作者簡介：王遠(yuǎn)平（1966- ），男，漢族，江西贛州人，本科，高級工程師，研究方向：土木工程設(shè)計(jì)施工管理。