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高层建筑防火问题

作者: 中国学术期刊网 来源: 中国学术期刊网 时间:2016年08月09日
  建筑物的防火安全设计是一门综合性科学,是由多专业(建筑、结构、空调、电气、给排水)共同采取安全措施的综合体现,高层建筑在消防系统设计上应优先保证人员在火灾中的安全,同时考虑如何减少火灾的发生和火灾的损失防止火灾大面积蔓延,最大限度地降低火灾对人们生命和财产的破坏,利用性能化设计合理划分防火分区、组织人员安全疏散达到高层建筑防火性能总目标的实现,最大限度地保障人民生命财产安全。

  1、高层建筑火灾危险性分析

  1.1可燃物较多,火势蔓延较为迅速

  在高层建筑的楼梯间、电梯间、管道井、风道、电缆井、排风道等竖向井道部位,如果防火分隔或防火处理不好,一旦发生火灾就好像一座座高耸的烟囱,成为火势迅速蔓延的途径。高级旅馆、图书馆、档案楼、科研楼、办公楼等高层建筑,一般室内装修家具等可燃物较多,一旦起火,发烟量大,燃烧猛烈,火灾容易蔓延。据测定,在火灾初起阶段,因空气对流在水平方向造成的烟气扩散速度为0.3m/s;在燃烧猛烈阶段,由于高温状态下的热对流而造成的水平方向烟气扩散速度为0.5~0.8m/s,烟气沿楼梯间或竖向管井扩散速度为3~4m/s。如一座高100m的高层建筑,在无阻挡的情况下,烟气能在半分钟内达到顶层。日本在一个医院里做过燃烧试验,证明在几分钟内就能把每层3500m2的二十三层大楼都充满烟气。建筑物越高,风速越大。风速增大,火势的蔓延扩大速度也相应增加。据测定:距地面高度10m处风速为5m/s;30m处风速为8.7m/s;60m处风速为12.3m/s;90m处风速为15m/s。

  1.2建筑高度较高,平面结构复杂,安全疏散困难

  高层建筑的特点,一是层数多,垂直疏散距离长,疏散到地面需要较长的时间;二是人员集中,疏散时容易出现拥挤情况;三是发生火灾时烟气和火势向上蔓延快、且易窜入楼梯间,而火灾发生时人们大量涌向楼梯,增加了疏散难度(平时使用的普通电梯,在火灾时必须切断电源,停止使用,因此,高层建筑的安全疏散主要靠楼梯)。火灾案例分析表明,被烟薰死的(包括被烟薰倒后烧死的),占火灾死亡人数的一半以上。

  1.3火灾扑救难度较大

  高层建筑发生火灾时,消防队员使用的灭火救护设施往往不易达到建筑高度,因此,扑救高层建筑火灾主要立足于室内消防给水设施。由于受到各种条件的限制,扑救的难度很大。火灾现场热辐射强、烟雾浓、火势向上蔓延的速度快和途径多,消防队员难以堵截;当火势扩大,形成大面积火灾时,室内消防水量显然不足,需要利用消防车从室外进行补给,但消防水带耐压能力常常不能适应需要。此外,建筑物如果没有安装消防电梯,消防队员则需要“全副武装”的通过楼梯冲上高层,不仅体力消耗大、速度慢,还会与向下疏散的人流发生对撞而延误时间,不能及时到达着火层进行扑救,消防器材也不能随时得到补充,均将严重影响扑救。

  1.4发生火灾概率较大

  高层建筑内部功能一般较为复杂,用电设备繁多,存在多种着火源和大量可燃物,如管理不善,很容易发生火灾。特别是一些建筑面积较大、层数较多的高层公共建筑,情况就更为复杂,存在大量的火险隐患,一旦发生火灾,将会造成严重后果。

  2、高层建筑防火设计中的问题及火灾对高层结构的影响

  2.1设计施工存在隐患

  由于从高层建筑的设计开始到建筑施工,最终到房屋的装修,都会存在诸多隐患,如果在这一系列过程中没有引起足够的重视,也会影响到高层建筑防火,而隐患的存在主要是以下几个方面:人员缺乏必要的自我救助意识、消防设施不足、消防设计未能全面考虑、建筑防火的审核存在一定的困难等等。

  2.2火灾对钢结构的影响

  当火灾发生的时候,随着钢材的温度不断攀升,温度对于钢材的屈服以及抗压的强度等等都有着不同程度的影响,如果在短时间内,钢材所能承受的温度达到了极限,甚至有可能造成建筑整体结构出现破坏,从而造成一定的危险。如果对于建筑的钢结构没有一定的保护措施,仅仅在15分钟之内,就会达到极限状态,当承受的温度大于200℃的时候,就容易出现徐变和蓝脆的现象;如果温度位于300到400之间,钢材所具有的强度就会出现迅猛的下降趋势;当温度达到了600℃的时候,钢材则不具备以往所拥有的刚度与强度。而对于建筑火灾来说,一般都在800到1000℃之间,在此温度下,钢结构就容易出现塑性变形,导致局部出现破坏现象,最终影响到建筑物整体结构。

  2.3火灾对钢筋混凝土结构的影响

  对于钢筋混凝土的影响,主要分为以下两类型:其一,单个的构件在受到了火的灼烧之后,其构件表面混凝土的脱落以及烧伤层出现细小的裂缝等损伤;其二,由于火灾发生时,梁柱组成的结构会产生较大的结构温度应力,从而使得结构出现了破坏。钢筋混凝土构件中的普通钢筋当温度小于200℃时,随着温度的升高,钢筋的屈服强度与极限强度下降时的速度比较慢。当温度在200到450℃时,钢筋的强度随着温度的升高而下降的速度逐渐加快。
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