某綜合體建筑防火材料及防火構造分析

楊忠保

（江蘇中珩建筑設計研究院有限公司上海浦東分公司，上海 201401）

1 背景

近年來，屢見各大媒體報道商業(yè)建筑的火災事故，可見，城市綜合防災能力匱乏，尤其是建筑消防設計質量參差不齊，建設、圖審、竣工驗收、運營等各個階段也存在技術力量不足問題。因此，在工程規(guī)劃設計階段，項目設計總負責人應嚴把控消防安全設計關，深刻理解消防設計的核心思想，做好城市建筑消防綜合防災安全規(guī)劃的預防工作，對消防設計各個系統(tǒng)的方案進行充分論證，確定有效可行，保證消防系統(tǒng)良好運行，做好建筑全生命周期的跟蹤防控工作。

2 問題的提出

人員密集的綜合體建筑，設計者應該明確防火分區(qū)的概念和圍護構件的重要性分級概念。需要設計者有較強的空間思維能力和邏輯思維能力。GB 50016—2014《建筑設計防火規(guī)范》（2018 年版）[1]（下稱《建規(guī)》）中提到的防火分區(qū)由如下構件組成：水平方向圍護構件（防火墻、臨空外墻）；豎向圍護構件（樓板）等構件圍合的空間形成的分區(qū)。從三維空間的角度來理解消防安全，結合火災時的火勢蔓延特征和煙氣蔓延特征，有助于系統(tǒng)地理解防火分區(qū)所有的圍護構件的材料與構造要求。

3 建筑定性分析

案例工程主體建筑地上6 層，建筑面積1.2×105m2，建筑高度40 m。根據(jù)《建規(guī)》5.1.1 條，明確工程屬一類高層建筑，經(jīng)營性質為以家居建材為主的大型商業(yè)綜合體。根據(jù)《建規(guī)》5.1.3 條，明確案例工程為一級耐火等級。

4 防火分區(qū)劃分

理解防火分區(qū)，除了在樓層內的水平空間之間的分區(qū)外，還有樓層之間的豎向防火分區(qū)。充分理解這一點，并領會防火分區(qū)分隔構件的功能和作用，有助于設計者更好地選用建筑材料和設計合理的建筑構造。

5 建筑主要圍護構件的分類

根據(jù)建筑結構體系中維護構件的重要性，以及防火分區(qū)圍護構件在建筑防火功能中承擔的作用，對建筑各主要構件做如下分類：水平方向圍護構件、防火墻（含防火門、防火卷簾、管線穿墻孔洞）、臨空外墻及臨空外墻上的門窗洞口（含外門窗）、樓板（含框架柱、框架梁）以及樓板上的豎井及開洞等。

6 防火分區(qū)圍護構件的材料及構造要求

6.1 水平方向圍護構件

6.1.1 防火墻的材料及其構造要求

根據(jù)《建規(guī)》5.1.2 條及附錄“各類建筑構件的燃燒性能和耐火極限表”，案例工程防火墻選用材料為200 mm 厚加氣混凝土砌塊（不燃性、耐火極限8.0 h）滿足《建規(guī)》5.1.2 條的不燃性，耐火極限為3.0 h 的要求。

按照《建規(guī)》6.1.5，防火墻上不應設置門、窗、洞口，但案例工程因實際使用功能要求，在防火分區(qū)之間的疏散走道處設置了火災時能自動關閉的防火門、防火卷簾。

《建規(guī)》6.1.7 條提出，當防火墻任一側的屋架、梁、樓板等被破壞時，應能保證防火墻倒塌。要求防火墻與樓板、柱、梁有可靠的連接，案例工程砌體防火墻采用柱、梁、板預留鋼筋并通長搭接的辦法，增加防火墻的穩(wěn)定性。

6.1.2 防火墻上的卷簾的要求

防火墻上的卷簾作為防火分區(qū)的分隔構件的重要組成部分，其在火災發(fā)生時也需要承擔與防火墻相同的作用，而且，它是防火分區(qū)分隔構造中的薄弱環(huán)節(jié)。

《建規(guī)》6.5.3 條第2 款、第5 款規(guī)定，防火卷簾在具有信號反饋功能的同時，還應能夠在火災時靠自重自動關閉。

《建規(guī)》6.5.3 條第4 款規(guī)定，防火卷簾應兼有防煙性能，與主要圍護構件柱、梁、樓板、墻之間的空隙應采用防火材料封堵。防火封堵材料應同時具有防煙功能。

案例工程選用鋼制防火防煙卷簾，耐火極限≥3 h，符合GB／T 7633—2008《門和卷簾的耐火試驗方法》[2]有關耐火完整性和耐火隔熱性3 h 的要求，同時需要滿足阻止煙氣蔓延的要求，簾面的漏煙量≤0.2 m3/（m2·min）。

防火防煙卷簾的卷門機及控制箱的要求和試驗方法，防火防煙卷簾的零部件及構造等要求，還應滿足GB 14102—2005《防火卷簾》[3]的規(guī)定。

6.1.3 防火墻上的防火門的要求

防火墻在走道處一般設置防火卷簾，以滿足日常使用的要求，但案例工程中，當防火分區(qū)分隔部位的卷簾自動關閉后，部分防火分區(qū)的盡端或角落的最遠點的疏散距離超過了規(guī)范規(guī)定的要求，此時需要在防火墻某走道處設置防火門，以滿足火災時該最遠點人員疏散距離要求，將其設置為常開式防火門，且根據(jù)GB 12955—2015《防火門》[4]（下稱《防火門》）第3.6 條及4.5.1.2 條表1 的規(guī)定，應選用耐火完整性和耐火隔熱性均大于或等于3.0 h 的A 類隔熱防火門。板材選用鋼材，并滿足《防火門》第5.2.4 條相關的材質及厚度要求。根據(jù)《防火門》第5.2.1 條，門扇的填充材料的選擇應對人體無害，并應達到GB 8624—2012《建筑材料及制品燃燒性能分級》[5]規(guī)定的燃燒性能A1 級要求，以及GB/T 20285—2006《材料產(chǎn)煙毒性危險分級》[6]產(chǎn)煙毒性危險性分級ZA2級的要求。

以上是防火墻上的防火門材料自身滿足防止火勢蔓延的要求，下面介紹防火門密閉系統(tǒng)相關配件在門關閉后，如何達到防止火勢與煙氣蔓延的要求。根據(jù)《建規(guī)》6.5.1 條第6 款，防火門關閉后應具有防煙功能。《防火門》第5.3 條，對防火門相關配件則做出了詳細的規(guī)定。防火閉門裝置保證了火災時能將常開式防火門自動關閉，應滿足《防火門》第5.3.3 條的要求，防火鎖、防火插銷則保證了防火門關閉后的穩(wěn)定性，即滿足了防止火勢蔓延的要求，應滿足《防火門》第5.3.1 及5.3.5條的要求；蓋縫板、防火密封件及防火順序器的設置則是為了滿足防止煙氣蔓延的要求，應滿足《防火門》第5.3.6 條、5.3.7條及5.3.4 條的要求。以上防火門相關配件的耐火完整性和耐火隔熱性均應達到相應的防火門的防火要求。

6.1.4 防火墻上的各種管道穿墻構造

一個完善的建筑功能使用空間，必然有各種設備管道保障建筑的運行，這些管道不可避免地需要穿越防火墻，防火墻上的這些孔洞、縫隙是防火系統(tǒng)里的看似不起眼的組成部分，但卻在防火功能上起到很大的作用，也是防火墻上的防火分隔薄弱點。

案例工程的電信、電纜橋架穿防火墻選用阻火模塊進行防火封堵，排煙、排風、新風管道穿防火墻選用柔性防火封堵材料與防火板結合的形式進行封堵，噴淋和給水管道穿越防火墻選用柔性防火漆封堵。

防火墻上的各種管道穿墻孔洞構造，采用同時具有防火和防煙功能的材料進行封堵，且其耐火完整性和耐火隔熱性均應達到防火墻的3.0 h 的要求。同時應符合GB 23864—2009《防火封堵材料》[7]第5.3 相關的理化性能要求。

6.2 臨空外墻的防火要求及材料選用

6.2.1 臨空外墻防火墻交界處防火構造

根據(jù)《建規(guī)》6.1.3，案例工程首層建筑外墻，選用材料為200 mm 厚加氣混凝土砌塊（不燃性、耐火極限8.0 h），緊靠防火墻兩側的門、窗、洞口之間最近邊緣的水平距離≥2.0 m；局部不滿足該距離要求的，采取設置耐火完整性和耐火隔熱性均達到3 h 的防火窗。其作用是防止火災向相鄰水平防火分區(qū)蔓延。

6.2.2 臨空外墻樓板處窗檻墻防火構造

1）樓層間窗檻墻構造

根據(jù)《建規(guī)》6.2.5，因案例工程室內全部設置自動噴水滅火系統(tǒng)，建筑外墻為上、下層開口邊緣最小間距≥0.8 m 的實體墻，實體墻為砌塊、鋼筋混凝土梁，其耐火完整性與耐火隔熱性均高于相應耐火等級建筑外墻的要求。其作用是防止火勢向相鄰上下層豎向防火分區(qū)蔓延。

2）樓層間外幕墻構造

案例工程建筑幕墻在每層樓板外沿處采取《建規(guī)》第6.2.5條規(guī)定的防火措施，幕墻橫向分隔構件盡量與上下開口的實體墻的上下端對應，幕墻與每層結構梁、外挑梁、房間隔墻處的縫隙采用防火玻璃棉板封堵，防火巖棉板的上端采用防火密封漆、下端采用防火膠將其固定并密封嚴實。且玻璃棉板、防火密封漆、防火膠的耐火完整性、耐火隔熱性均應達到防火分區(qū)圍護構件3.0 h 的要求。

6.3 豎向圍護構件

6.3.1 現(xiàn)澆整體式梁板防火要求

從防火分區(qū)的圍護結構角度考慮，防火墻的作用是阻止火災向相鄰水平空間蔓延，而現(xiàn)澆整體式樓板則是阻止火災向上下蔓延的分隔構件，同時還起到承載作用，因而建議，現(xiàn)澆整體式樓板的耐火等級也應達到防火墻相應3 h 的耐火完整性和耐火隔熱性的要求。

《建規(guī)》6.1.1 條提到，框架、梁等承重結構的耐火極限不應低于防火墻的耐火極限。但是此條與5.1.2 條描述有所沖突，二級耐火等級的柱和一二級耐火等級的梁及樓板均未達到3 h，而且在附錄“各類建筑構件的耐火等級和燃燒性能表”中，第四項關于梁的描述，不盡翔實。

案例工程環(huán)境類別為一類，結構梁受力鋼筋最小直徑為20 mm、箍筋直徑8 mm，樓板受力鋼筋的直徑主要為10 mm，根據(jù)GB 50010—2010《混凝土設計規(guī)范》（2015 年版）[8]8.2.1條1、2 項，梁、板受力筋的保護層厚度分別不小于20 mm、15 mm，而實際結構設計中，梁箍筋的保護層厚度為25 mm，板的保護層厚度15 mm。另考慮梁板拆模后需做20 mm 的找平層，且樓面面層有50 mm 的總厚度（水泥砂漿+地磚），因而梁的受力筋實際保護層厚度達到了53 mm，梁的箍筋保護層厚度為45 mm，板下的實際保護層厚度35 mm，板面的實際保護層厚度為65 mm。根據(jù)《建規(guī)》附錄，則梁的耐火極限可以達到3.5 h，如果此處所指保護層厚度為箍筋保護層厚度，則梁的耐火極限可以達到3.0 h；根據(jù)表格推算，樓板下的耐火極限可達到2.8 h，板面的耐火極限可達到3.1 h。板下耐火極限不能滿足3.0 h 的要求，因此，考慮增加防火措施，使其板下能達到耐火完整性3.0 h 和耐火隔熱性3.0 h 的要求。

6.3.2 建筑內的豎井構造

1）電梯井獨立設置，井內不設與電梯無關的任何線纜、管道等。電梯井的井壁開口僅設置電梯門、和通氣孔洞。

2）電纜井、電信井、給水井、排水井、空調井、排煙道、排氣道、新風井等豎向井道，均分別獨立設置。根據(jù)《建規(guī)》6.2.9，井壁的耐火極限應大于或等于1.0 h，井壁上采用丙級防火門，由于豎向井道是火災時火勢與煙氣向上蔓延的主要通道，因而建議均按照《建規(guī)》7.3.6 消防電梯的井壁要求設置，井壁的耐火極限按照大于或等于2.0 h 考慮，井道檢修門采用耐火完整和耐火隔熱性達到2.0 h 的要求防火門，同時應具有防煙功能。

3）電纜井等井道在每層樓板處采用與樓板耐火完整性與耐火隔熱性相同的密實防火材料封堵。電纜井等井道與房間、走道等相連通的孔隙采用柔性防火漆封堵嚴實。

4）電梯層門的混合指標耐火性能等級≥2.0 h，并符合現(xiàn)行GB／T 27903—2011《電梯層門耐火試驗完整性、隔熱性和熱通量測定法》[9]第4.2 條表2 的規(guī)定，同時滿足耐火完整性和隔熱性指標的EI120min的要求，及同時滿足耐火完整性和熱通量要求的EW120min的要求。

根據(jù)《建規(guī)》7.3.6 消防電梯井、消防機房與相鄰電梯井、機房之間應設置耐火極限不低于2 h 的防火隔墻，隔墻上應采用耐火完整性及耐火隔熱性均達到2 h 的防火門。

6.3.3 豎井隔墻的防火要求

包括電梯井在內的所有豎井的墻：不燃性2.0 h，選用材料為200 mm 厚加氣混凝土砌塊（耐火極限8.0 h），因結構計算需要，部分電梯井采用300 mm 厚鋼筋混凝土大板墻（耐火極限＞2.6 h）。

6.3.4 建筑縫隙與孔洞

根據(jù)《建規(guī)》6.3.4，變形縫的基層構造和縫內的填充材料采用不燃材料。電線、電纜、可燃氣體的管道穿過變形縫時，在穿過處洞口邊加設1.6 mm 厚鋼板套管，變形縫處2 mm 黑鋼板風管，兩側用柔性防火柔性短管與標準段風管連接。風管與防火墻留洞的縫隙用防火漆封堵密實，兩側用10 mm 厚增強纖維硅酸鹽防火板封堵防火漆（專用膠黏劑密封）板邊超出縫邊50 mm 以上，防火漆及防火板的耐火隔熱性和耐火完整性不低于3.0 h。

根據(jù)《建規(guī)》6.3.5 供暖、通風、排煙、空調等系統(tǒng)中的管道及其他系統(tǒng)管道，在穿越防火墻、樓板以及防火隔墻處的縫隙采用防火漆封堵。

風管穿過防火墻、樓板以及防火隔墻時，穿越構件處風管上的防火閥、排煙防火閥兩側各2.0 m 范圍內的風管采用玻鎂復合板防火風管，風管與防火墻留洞的縫隙用防火漆封堵密實，兩側用10 mm 厚增強纖維硅酸鹽防火板封堵防火漆（專用膠黏劑密封）板邊超出縫邊50 mm 以上，防火漆及防火板的耐火隔熱性和耐火完整性不低于3.0 h。

7 結語

結合案例項目，圍繞防火分區(qū)的概念，提出從三維角度考慮防火分區(qū)圍護構件的防火設計思路，防火分區(qū)的所有圍護構件應具有相同的防火性能。然后圍繞防火分區(qū)之間的水平圍護構件、臨空外圍護構件、豎向圍護構件，等建筑構件材料及構造防火要求，闡述綜合體建筑的防火材料與防火構造設計要點與設計方法。

希望能幫助讀者更好地理解綜合體建筑的防火設計，如有理解偏頗和不當，虛心接受各位讀者的批評指正。