大空間建筑防火設(shè)計存在問題與對策研究

1、大空間建筑防火設(shè)計存在問題與對策研究引言隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的發(fā)展，一些具有大空間的建筑不斷涌現(xiàn)，如大型體育館、展覽館、會議中心、飛機維修庫、大型生產(chǎn)廠房等。這些建筑單層建筑面積大，樓層高，內(nèi)部空間不能分隔，其特殊使用的要求使建筑設(shè)計方案與現(xiàn)行防火設(shè)計規(guī)范相矛盾，套用現(xiàn)行防火設(shè)計規(guī)范無法合理確定出完善的防火設(shè)計方案。而這類大空間建筑又都存在著危險等級高、火災(zāi)水平蔓延速度快的特點，近年來全國各地的大空間建筑也多次發(fā)生重大、特大火災(zāi)事故。因此這類建筑的防火設(shè)計問題日益引起人們的關(guān)注。一、大空間建筑的火災(zāi)特性由于建筑結(jié)構(gòu)上的特殊性和使用方面的復(fù)雜性，大空間建筑的火災(zāi)預(yù)防與普通建筑有著明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)

2、在以下幾個方面：（1）不易進行防火分隔（2）普通火災(zāi)探測技術(shù)無法及時發(fā)現(xiàn)火災(zāi)（3）常用的自動噴水滅火裝置不能有效發(fā)揮作用（4）人員的安全疏散相當(dāng)困難。由于以上火災(zāi)特性，致使大空間建筑的防火與普通建筑防火相比存在更多難點，更應(yīng)引起足夠的重視和開展研究。二、大空間建筑防火設(shè)計與現(xiàn)行防火設(shè)計規(guī)范的矛盾（一）與防火分區(qū)設(shè)計規(guī)范之間的矛盾。大空間建筑的設(shè)計導(dǎo)向就是以大空間換取視覺的通透和功能選擇的多樣，而依照我國現(xiàn)行防火設(shè)計規(guī)范：一、二級耐火等級的低層民用建筑防火分區(qū)面積不應(yīng)大于2500m2；一類高層民用建筑防火分區(qū)面積不應(yīng)大于1000m m2；二類高層民用建筑防火分區(qū)面積不應(yīng)大于1500 m2。即使設(shè)

3、置自動噴水滅火系統(tǒng)后防火分區(qū)面積允許增加1倍，仍與大空間建筑的設(shè)計初衷相違背。（二）與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范之間的矛盾。根據(jù)我國現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范，超過8m的空間可不設(shè)置自噴系統(tǒng)，點型火災(zāi)自動報警探測器的探測極限也僅為12m。若空間高度過高且又必須設(shè)置自動消防系統(tǒng)，傳統(tǒng)的消防設(shè)施這種情況下已無能為力。（三）與防排煙系統(tǒng)設(shè)計及人員疏散規(guī)范之間的矛盾。我國現(xiàn)行的防排煙防火設(shè)計規(guī)范主要目的是保證人員逃生前不應(yīng)接觸到有毒煙氣，但在大空間建筑中有毒煙氣對人身安全影響較小，而現(xiàn)行規(guī)范要求人員疏散距離最大不應(yīng)超過40m（設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)可增加25% ），限制了建筑的空間發(fā)展，同時大空間建筑

4、防排煙設(shè)計是否仍要采取一般建筑防排煙設(shè)計的安全系數(shù)是大空間建筑設(shè)計與現(xiàn)行規(guī)范間的另一個矛盾。 三、大空間建筑防火設(shè)計對策（一）屋蓋系統(tǒng)的防火設(shè)計（1）采用外包敷不燃材料做法。這種作法是指直接在鋼屋架桿件上外包裝飾性防火板材。屋架系統(tǒng)桿件縱橫交錯，外包板材在實際操作上有很大困難，效果既不經(jīng)濟也不美觀。采用不燃板材保護鋼結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)是在鋼屋蓋下作一層可阻燃的吊頂，一般做法是在鋼屋架下弦桿件上直接安裝一層輕質(zhì)鋼筋混凝土預(yù)制板件，板的下表面安裝用防火材料制成的裝飾面層。（2）自動噴水系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)。自動噴水系統(tǒng)對鋼屋蓋系統(tǒng)進行直接的保護，其主要作用是通過水直接作用在鋼材表面上起到對鋼材的冷卻作用。在

5、鋼結(jié)構(gòu)屋蓋體系的下部安裝自動噴水管道系統(tǒng)，采用上噴式噴頭，使水向鋼屋蓋的桿件均勻連續(xù)噴射，達到冷卻鋼材，保護屋蓋的目的。大空間建筑的屋蓋通常采用鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架屋蓋體系，結(jié)構(gòu)桿件一般采用鋼管桿件，而其結(jié)點通常采用球結(jié)點、焊接球結(jié)點或螺栓球結(jié)點。試想如果結(jié)構(gòu)體系的桿件之間都是空心且相通的，向管內(nèi)注入連續(xù)的水流，通過水流的冷卻作用，使鋼管降溫，從而達到了保護鋼構(gòu)件，使得火災(zāi)時不會達到使構(gòu)件軟化變形的溫度，也就保護了整個鋼結(jié)構(gòu)屋蓋系統(tǒng)。（二）防火墻防火分隔設(shè)計。防火墻應(yīng)直接設(shè)置在基礎(chǔ)上或鋼筋混凝土的框架上。防火墻應(yīng)截斷燃燒體或難燃燒體的屋頂結(jié)構(gòu)，且應(yīng)高出非燃燒體屋面不小于40cm，高出燃燒體或難燃燒屋面不

6、小于50cm。當(dāng)建筑物的屋蓋為耐火極限不低于0.5h的非燃燒體時、高層工業(yè)建筑屋蓋為耐火極限不低于1h的非燃燒體時，防火墻可砌至屋面基層的底部，不高出屋面。防火墻中心距天窗端面的水平距離小于4m，且天窗端面為燃燒體時，應(yīng)采取防止火勢蔓延的設(shè)施。建筑物的外墻如為難燃燒體時，防火墻應(yīng)突出難燃燒體墻的外表面40cm；緊靠防火墻兩側(cè)的門窗洞口之間最近的水平距離不應(yīng)小于2m，如裝有耐火極限不低于0.9h的非燃燒體固定窗扇的采光窗，可不受距離的限制。設(shè)計防火墻時，應(yīng)考慮防火墻一側(cè)的屋架、梁、樓板等受到火災(zāi)的影響而破壞時，不致使防火墻倒塌。（三）玻璃幕墻、防火玻璃隔斷設(shè)計（1）隔煙設(shè)計。幕墻結(jié)構(gòu)要達到隔煙的

7、效果，首先是要密封性好。因此，采用開放式系統(tǒng)設(shè)計的明框幕墻與單元式幕墻結(jié)構(gòu)不適合作為防火玻璃幕墻結(jié)構(gòu)。與普通幕墻密封設(shè)計相比要注意兩點：一是型材的內(nèi)腔密封處理，普通幕墻設(shè)計時豎料是插接相通的，具有形成煙囪效應(yīng)的可能。在防火玻璃幕墻設(shè)計時，一定要將空腔用難燃材料進行封堵。另一方面，要考慮火災(zāi)發(fā)生時幕墻的局部受熱膨脹變形所帶來的密封失效。因此在骨架的聯(lián)接部位須采用腰形孔，密封材料的選用上采用彈性好且具有防火性能的密封膠等。（2）耐火完整性設(shè)計。防火玻璃幕墻與防火隔斷需完整、獨立。為防止幕墻在火災(zāi)中垮塌，在骨架結(jié)構(gòu)上要將它與之相連部分的幕墻完全分開，與主體結(jié)構(gòu)充分固定，如采用常規(guī)幕墻的插接連接，著火

8、時會由于非防火部分的倒塌而導(dǎo)致防火部分的失效。此外，防火玻璃幕墻與防火玻璃隔斷結(jié)構(gòu)要有較好的吸收熱變形的能力。在設(shè)計時，連接部位采用長腰孔或其它預(yù)留變形位是細節(jié)上需考慮的關(guān)鍵問題。（四）人員疏散性能化設(shè)計。目前，在許多消防安全性能評估中都采用了設(shè)置消防安全通道的辦法。具體做法是，根據(jù)建筑的結(jié)構(gòu)及防火分區(qū)的劃分情況，采用防火墻、防火玻璃及防火卷簾分隔出一定寬度的區(qū)域，連接各防火分區(qū)及疏散出口，采取一定的防火措施和管理，將該區(qū)域作為人員安全逃生的臨時避難場所。平時保證消防安全通道的暢通，禁止在通道內(nèi)擺攤設(shè)點，嚴格控制可燃物擺放；在通道內(nèi)設(shè)置應(yīng)急照明、安全疏散指示；采用防火門進入通道，防火門設(shè)置的地點及數(shù)量根據(jù)防火分區(qū)的情況而定；對通道進行加壓送風(fēng)，防止煙氣侵入。四、結(jié)語大空間的防火設(shè)計是近幾年出現(xiàn)的一個新問題，由于設(shè)計規(guī)范的相對滯后導(dǎo)致了大空間建筑防火設(shè)計與現(xiàn)行規(guī)范出現(xiàn)沖突和矛盾，致使建筑設(shè)計人員在進行具體工程設(shè)計時造成困擾。因此，建議國家有關(guān)部門在多方收集資料、數(shù)據(jù)及進行實驗的