安全管理論文淺談高層建筑防火問題

1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請(qǐng)告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識(shí)。安全管理論文淺談高層建筑防火問題摘要：為了滿足城市化建設(shè)的需要，高層建筑增多是必然趨勢(shì)，這樣就會(huì)導(dǎo)致防火安全的任務(wù)變得越來越重，文章從高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性分析出發(fā)，提出了防火設(shè)計(jì)中的問題，得出有效安全的防火設(shè)計(jì)措施。關(guān)鍵詞：火勢(shì)蔓延；鋼結(jié)構(gòu)；防火分區(qū)0.前言建筑物的防火安全設(shè)計(jì)是一門綜合性科學(xué)，是由多專業(yè)( 建筑、結(jié)構(gòu)、空調(diào)、電氣、給排水) 共同采取安全措施的綜合體現(xiàn)，高層建筑在消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)上應(yīng)優(yōu)先保證人員在火災(zāi)中的安全，同時(shí)考慮如何減少火災(zāi)的發(fā)生和火災(zāi)的損失防止火災(zāi)大面積蔓延，最大限度地降低火災(zāi)對(duì)人們生命和財(cái)產(chǎn)的

2、破壞，利用性能化設(shè)計(jì)合理劃分防火分區(qū)、組織人員安全疏散達(dá)到高層建筑防火性能總目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，最大限度地保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全。1.高層建筑火災(zāi)危險(xiǎn)性分析1.1 可燃物較多，火勢(shì)蔓延較為迅速在高層建筑的樓梯間、電梯間、管道井、風(fēng)道、電纜井、排風(fēng)道等豎向井道部位，如果防火分隔或防火處理不好，一旦發(fā)生火災(zāi)就好像一座座高聳的煙囪，成為火勢(shì)迅速蔓延的途徑。高級(jí)旅館、圖書館、檔案樓、科研樓、辦公樓等高層建筑，一般室內(nèi)裝修家具等可燃物較多，一旦起火，發(fā)煙量大，燃燒猛烈，火災(zāi)容易蔓延。據(jù)測(cè)定，在火災(zāi)初起階段，因空氣對(duì)流在水平方向造成的煙氣擴(kuò)散速度為0.3m/s；在燃燒猛烈階段，由于高溫狀態(tài)下的熱對(duì)流而造成的水平方向

3、煙氣擴(kuò)散速度為0.50.8m/s，煙氣沿樓梯間或豎向管井?dāng)U散速度為34m/s。如一座高100m 的高層建筑，在無阻擋的情況下，煙氣能在半分鐘內(nèi)達(dá)到頂層。日本在一個(gè)醫(yī)院里做過燃燒試驗(yàn)， 證明在幾分鐘內(nèi)就能把每層3500m2 的二十三層大樓都充滿煙氣。建筑物越高，風(fēng)速越大。風(fēng)速增大，火勢(shì)的蔓延擴(kuò)大速度也相應(yīng)增加。據(jù)測(cè)定:距地面高度10m 處風(fēng)速為5m/s；30m 處風(fēng)速為8.7m/s；60m 處風(fēng)速為12.3m/s；90m 處風(fēng)速為15m/s。1.2 建筑高度較高，平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安全疏散困難高層建筑的特點(diǎn)，一是層數(shù)多，垂直疏散距離長(zhǎng)，疏散到地面需要較長(zhǎng)的時(shí)間；二是人員集中，疏散時(shí)容易出現(xiàn)擁擠情況；

4、三是發(fā)生火災(zāi)時(shí)煙氣和火勢(shì)向上蔓延快、且易竄入樓梯間，而火災(zāi)發(fā)生時(shí)人們大量涌向樓梯，增加了疏散難度(平時(shí)使用的普通電梯，在火災(zāi)時(shí)必須切斷電源，停止使用，因此，高層建筑的安全疏散主要靠樓梯)?；馂?zāi)案例分析表明，被煙薰死的(包括被煙薰倒后燒死的)，占火災(zāi)死亡人數(shù)的一半以上。1.3 火災(zāi)撲救難度較大高層建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，消防隊(duì)員使用的滅火救護(hù)設(shè)施往往不易達(dá)到建筑高度，因此，撲救高層建筑火災(zāi)主要立足于室內(nèi)消防給水設(shè)施。由于受到各種條件的限制，撲救的難度很大。火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)熱輻射強(qiáng)、煙霧濃、火勢(shì)向上蔓延的速度快和途徑多，消防隊(duì)員難以堵截；當(dāng)火勢(shì)擴(kuò)大，形成大面積火災(zāi)時(shí)，室內(nèi)消防水量顯然不足，需要利用消防車從室外進(jìn)行

5、補(bǔ)給，但消防水帶耐壓能力常常不能適應(yīng)需要。此外，建筑物如果沒有安裝消防電梯，消防隊(duì)員則需要“全副武裝”的通過樓梯沖上高層，不僅體力消耗大、速度慢，還會(huì)與向下疏散的人流發(fā)生對(duì)撞而延誤時(shí)間，不能及時(shí)到達(dá)著火層進(jìn)行撲救，消防器材也不能隨時(shí)得到補(bǔ)充，均將嚴(yán)重影響撲救。1.4 發(fā)生火災(zāi)概率較大高層建筑內(nèi)部功能一般較為復(fù)雜，用電設(shè)備繁多，存在多種著火源和大量可燃物，如管理不善，很容易發(fā)生火災(zāi)。特別是一些建筑面積較大、層數(shù)較多的高層公共建筑，情況就更為復(fù)雜，存在大量的火險(xiǎn)隱患，一旦發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)造成嚴(yán)重后果。2.高層建筑防火設(shè)計(jì)中的問題及火災(zāi)對(duì)高層結(jié)構(gòu)的影響2.1 設(shè)計(jì)施工存在隱患由于從高層建筑的設(shè)計(jì)開始到

6、建筑施工，最終到房屋的裝修，都會(huì)存在諸多隱患，如果在這一系列過程中沒有引起足夠的重視，也會(huì)影響到高層建筑防火，而隱患的存在主要是以下幾個(gè)方面：人員缺乏必要的自我救助意識(shí)、消防設(shè)施不足、消防設(shè)計(jì)未能全面考慮、建筑防火的審核存在一定的困難等等。2.2 火災(zāi)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的影響當(dāng)火災(zāi)發(fā)生的時(shí)候，隨著鋼材的溫度不斷攀升，溫度對(duì)于鋼材的屈服以及抗壓的強(qiáng)度等等都有著不同程度的影響，如果在短時(shí)間內(nèi)，鋼材所能承受的溫度達(dá)到了極限，甚至有可能造成建筑整體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞，從而造成一定的危險(xiǎn)。如果對(duì)于建筑的鋼結(jié)構(gòu)沒有一定的保護(hù)措施，僅僅在15 分鐘之內(nèi)，就會(huì)達(dá)到極限狀態(tài)，當(dāng)承受的溫度大于200的時(shí)候，就容易出現(xiàn)徐變和藍(lán)脆的

7、現(xiàn)象；如果溫度位于300 到400 之間，鋼材所具有的強(qiáng)度就會(huì)出現(xiàn)迅猛的下降趨勢(shì)；當(dāng)溫度達(dá)到了600的時(shí)候，鋼材則不具備以往所擁有的剛度與強(qiáng)度。而對(duì)于建筑火災(zāi)來說，一般都在800 到1000之間，在此溫度下，鋼結(jié)構(gòu)就容易出現(xiàn)塑性變形，導(dǎo)致局部出現(xiàn)破壞現(xiàn)象，最終影響到建筑物整體結(jié)構(gòu)。2.3 火災(zāi)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響對(duì)于鋼筋混凝土的影響，主要分為以下兩類型：其一，單個(gè)的構(gòu)件在受到了火的灼燒之后，其構(gòu)件表面混凝土的脫落以及燒傷層出現(xiàn)細(xì)小的裂縫等損傷；其二，由于火災(zāi)發(fā)生時(shí)，梁柱組成的結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)力，從而使得結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了破壞。鋼筋混凝土構(gòu)件中的普通鋼筋當(dāng)溫度小于200時(shí)，隨著溫度的升高，鋼

8、筋的屈服強(qiáng)度與極限強(qiáng)度下降時(shí)的速度比較慢。當(dāng)溫度在200 到450時(shí)，鋼筋的強(qiáng)度隨著溫度的升高而下降的速度逐漸加快。3.對(duì)于高層建筑防火的有效設(shè)計(jì)措施3.1 保證建筑主體結(jié)構(gòu)有足夠的耐火穩(wěn)定性目前國(guó)內(nèi)外高樓多依賴鋼結(jié)構(gòu)，雖然它的整體性和穩(wěn)定性都很好，但耐火性能很差。鋼材的抗拉和承重等性能均會(huì)因溫度的升高而急劇下降，通常在攝氏450650 度就會(huì)失去承載能力，發(fā)生變形，鋼柱、鋼梁彎曲，不能繼續(xù)使用。一般情況下，不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有15 分鐘。因此，建筑界和消防界在解決這個(gè)問題方面仍任重道遠(yuǎn)。 3.1.1 耐火等級(jí)和材料選擇中國(guó)按建筑常用結(jié)構(gòu)類型的耐火能力劃分為四個(gè)耐火等級(jí)（高層建筑必須為

9、一或二級(jí)）。建筑的耐火能力取決于構(gòu)件的耐火極限和燃燒性能，在不同耐火等級(jí)中對(duì)二者分別作了規(guī)定。構(gòu)件的耐火極限主要是指構(gòu)件從受火的作用起，到被破壞（如失去支承能力等）為止的這段時(shí)間（按小時(shí)計(jì)）。構(gòu)件的材料依燃燒性能的不同有燃燒體（如木材等）、難燃燒體（如瀝青混凝土、刨花板）和非燃燒體（如磚、石、金屬等）之分。3.1.2 建筑物應(yīng)根據(jù)其耐火等級(jí)來選定構(gòu)件材料和構(gòu)造方式如一級(jí)耐火等級(jí)的承重墻、柱須為耐火極限3 小時(shí)的非燃燒體（如用磚或混凝土作成180 毫m厚的墻或300×300 毫m的柱），梁須為耐火極限2 小時(shí)的非燃燒體，其鋼筋保護(hù)層須厚30 毫m以上。設(shè)計(jì)時(shí)須保證主體結(jié)構(gòu)的耐火穩(wěn)定性，

10、以贏得足夠的疏散時(shí)間，并使建筑物在火災(zāi)過后易于修復(fù)。隔墻和吊頂?shù)葢?yīng)具有必要的耐火性能，內(nèi)部裝修和家具陳設(shè)應(yīng)力求使用不燃或難燃材料，如采用經(jīng)過防火處理的吊頂材料和地毯、窗簾等，以減少火災(zāi)發(fā)生和控制火勢(shì)蔓延。3.2 做好防火分隔與安全通道設(shè)計(jì)高層建筑中因有毒煙氣窒息死亡的人員占死亡人數(shù)的70%左右，煙氣是火災(zāi)中的隱形殺手。所以，要充分考慮在建筑內(nèi)設(shè)置防排煙系統(tǒng)的重要性。煙氣的水平流動(dòng)速度為0.3、0.8m/s，垂直方向擴(kuò)散速度為3.4m/s，當(dāng)煙氣無阻攔時(shí)，只需1min 左右就可以擴(kuò)散到幾十層高的大樓。煙氣的流動(dòng)速度大大超過了人的疏散速度。樓梯間、電梯井及各種豎向管井是高層建筑火災(zāi)垂直方向蔓延的重

11、要途徑，易形成“煙囪效應(yīng)”。3.2.1 防火間距為防止火勢(shì)通過輻射熱等方式蔓延，建筑物之間應(yīng)保持一定間距。一、二級(jí)耐火等級(jí)民用建筑物之間的防火間距不得小于6 m，它們同三、四級(jí)耐火等級(jí)民用建筑物的防火距離分別為7 m和9 m。高層建筑因火災(zāi)時(shí)疏散困難，云梯車需要較大工作半徑，所以高層主體同一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑物的防火距離不得小于13 m，同三、四級(jí)耐火等級(jí)建筑物的防火距離不得小于15 和18 m。廠房?jī)?nèi)易燃物較多，防火間距應(yīng)加大，如一、二級(jí)耐火等級(jí)廠房之間或它們和民用建筑物之間的防火距離不得小于10 m，三、四級(jí)耐火等級(jí)廠房和其他建筑物的防火距離不得小于12 和14 m。生產(chǎn)或貯存易燃易爆物品

12、的廠房或庫房，應(yīng)遠(yuǎn)離建筑物。3.2.2 防火分區(qū)建筑中為阻止煙火蔓延必須進(jìn)行防火分區(qū)，即采用防火墻等把建筑劃為若干區(qū)域。一、二級(jí)耐火等級(jí)建筑長(zhǎng)度超過150 m要設(shè)防火墻，分區(qū)的最大允許面積為2500 m2；三、四級(jí)耐火等級(jí)建筑的上述指標(biāo)分別為100 m2、1200 m2 和60 m2、600 m2。一、二級(jí)防火等級(jí)的高層建筑防火分區(qū)面積限制在1000 m2 或1500 m2 內(nèi)，地下室則控制在500 m2內(nèi)。防火墻應(yīng)為耐火極限4 小時(shí)的非燃燒體，上面如有洞口應(yīng)裝設(shè)甲級(jí)防火門窗，各種管道均不宜穿過防火墻。不能設(shè)防火墻的可設(shè)防火卷簾，用水幕保護(hù)。3.2.3 安全疏散通道出口為減少火災(zāi)傷亡，建筑設(shè)計(jì)

13、要考慮安全疏散。公共建筑的安全出口一般不能少于兩個(gè)，影劇院、體育館等觀眾密集的場(chǎng)所，要經(jīng)過計(jì)算設(shè)置更多的出口。樓層的安全出口為樓梯，開敞的樓梯間易導(dǎo)致煙火蔓延，妨礙疏散，封閉的樓梯間能阻擋煙氣，利于疏散。防煙樓梯間因設(shè)有前室，更有利于疏散。高層建筑須設(shè)封閉的或防煙的樓梯間，樓梯間應(yīng)布置成有兩個(gè)疏散方向。超高層建筑應(yīng)增設(shè)暫時(shí)安全區(qū)或避難層。疏散通路上應(yīng)設(shè)緊急照明、疏散方向指示燈和安全出口燈。3.3 強(qiáng)化報(bào)警系統(tǒng)和滅火裝置設(shè)置自動(dòng)報(bào)警裝置和自動(dòng)滅火裝置前者的探測(cè)器有感溫、感煙和感光等多種類型；后者主要為自動(dòng)噴水設(shè)備，不宜用水滅火的部位可采用二氧化碳、干粉或鹵化烷等自動(dòng)滅火設(shè)備。設(shè)有自動(dòng)報(bào)警裝置和自

14、動(dòng)滅火裝置的建筑應(yīng)設(shè)消防控制中心，對(duì)報(bào)警、疏散、滅火、排煙及防火門窗、消防電梯、緊急照明等進(jìn)行控制和指揮?？紤]到高層建筑以自防自救為主，室內(nèi)消防用水量比室外的要大些，室內(nèi)消火栓用水量為40 l/s （住宅樓為30 l/s），即消火栓用水量70 l/s（住宅樓為50l/s），是規(guī)范規(guī)定的建筑物消防用水的上限值。一般情況下，超高層建筑具備兩種及兩種以上使用功能。因此，其火災(zāi)延續(xù)時(shí)間為3.00h（住宅樓為2.00h），考慮到市政給水狀況，由此可確定是否設(shè)置室外消防水池及其容量。3.3.1 室內(nèi)消火栓的設(shè)置范圍（1）高層建筑的主體及裙房?jī)?nèi)；（2）消防電梯前室或與防煙樓梯間的合用前室內(nèi)，方便消防隊(duì)員盡快

15、利用消火栓向火災(zāi)發(fā)起進(jìn)攻和開辟通道；（3） 避難層內(nèi)設(shè)置用于人員自救保護(hù)；（4）屋頂或直升飛機(jī)停機(jī)坪處，用于檢查消火栓壓力和防止火災(zāi)蔓延至頂層及保護(hù)人員的作用；（5）室內(nèi)消火栓箱內(nèi)應(yīng)設(shè)消防卷盤，用于非消防專業(yè)人員撲救初起火災(zāi)。3.3.2 室內(nèi)消火栓設(shè)置的技術(shù)要求（1）消火栓充實(shí)水柱需經(jīng)水力計(jì)算，且不小于13m， 以避免濃煙高熱對(duì)滅火工作的影響，又能保證消防隊(duì)員正常使用；（2）消火栓間距在高層內(nèi)不大于30m，在裙房?jī)?nèi)不大于50m，保證兩股充實(shí)水柱同時(shí)到達(dá)同層內(nèi)任何部位；（3）采用分區(qū)給水系統(tǒng)，有串聯(lián)供水和并聯(lián)供水兩種方式，當(dāng)消火栓栓口處的出水壓力大于0.5mpa 時(shí)，應(yīng)設(shè)減壓裝置；（4）屋頂水箱。為了保證初起火災(zāi)時(shí)消防用水量和消防水壓的要求，超高層建筑屋頂水箱設(shè)置高度應(yīng)滿足最不利點(diǎn)消火栓靜水壓力0.