淺析網(wǎng)架大跨度建筑火災(zāi)坍塌規(guī)律及預(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，造成人員傷亡和重大財產(chǎn)損失。文章通過對歷年網(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，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】TU998.12【文獻標(biāo)志碼】A

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，網(wǎng)架大跨度建筑在企業(yè)廠房、倉儲、商場為主的生產(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。一旦發(fā)生火災(zāi)，短時間內(nèi)極易造成大面積的坍塌，人員傷亡大，財產(chǎn)損失重，社會關(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)生在倉房、車間中。用于生產(chǎn)的車間、廠房和倉庫內(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，而鋼架結(jié)構(gòu)受熱后強度變化劇烈，極易發(fā)生建筑物體坍塌事故。如2015年3月，浦東金龍魚物流倉儲中心發(fā)生大火，儲物倉庫在食用油助力下猛烈燃燒，使鋼結(jié)構(gòu)倉庫變形坍塌。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。很多鋼結(jié)構(gòu)建筑沒有進行有效的防火技術(shù)處理;如馬鞍山蒙牛乳業(yè)有限公司火災(zāi)事故，因冷庫建材未達(dá)到二級耐火要求，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。基于建筑材料耐火極限的限制，建筑材料本身的性能和強度變化明顯，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，某公司由于倉房內(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度喪失，形成整體坍塌事故。同時，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)強度高，撲救難度大，建筑物體的坍塌時間短，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）著火點部位的火焰溫度最高，如著火點位置采用鋼結(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、廠房內(nèi)分隔容易，一般為多功用生產(chǎn)、辦公綜合用地，火勢成長條件較好、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行評估，從而準(zhǔn)確了解到火災(zāi)出現(xiàn)的風(fēng)險點，因計算過程和使用過程都能體現(xiàn)出現(xiàn)代化科技智能特點，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，如不能及時發(fā)現(xiàn)和管控，就會影響火災(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)，加強對企業(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，能夠及時發(fā)現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部存在的風(fēng)險點，具有針對性的進行整頓和治理。

3.2 鋼體建筑結(jié)構(gòu)升級

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，火場升溫迅速，擁有極高的火災(zāi)坍塌危險，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，最簡單、最經(jīng)濟的方式便是澆灌混凝土保護層。通過對鋼結(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厚的保護層，能夠有效提升鋼結(jié)構(gòu)主體的強度，提高主體耐熱性能。這種方法由于成本較貴，因此，只能對鋼結(jié)構(gòu)的支柱、橫梁等重要構(gòu)件進行保護。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)，其中氣流是其前進的助力，火勢的前進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)和可燃物倉庫的密閉，防止可燃物所在區(qū)域不形成空氣對流，可采用南窗高北窗低，或單開窗的室內(nèi)設(shè)計形式，既不影響室內(nèi)采光，又無法形成助力火勢增長的環(huán)境，從而有效抑制火種燃燒速度，降低內(nèi)部的火勢。

4 結(jié)束語

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

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[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

[作者簡介]楊柏桐（1990～），男，本科，助理工程師，主要從事防火監(jiān)督工作。