随着社会城市化进程逐渐加快,城市人口基数越来越庞大,土地资源的紧张和工商业的发展,高层建筑的迅猛发展已成为社会发展的必然趋势,随之而来的就是很多城市问题,其中火灾是最重要的城市问题之一,尤其是高层建筑的火灾预防和救援是是近年来消防工作的一个难题。所以火灾的预防就显得尤为重要,而其中最有效的手段之一就是高层建筑自身的火灾预防系统,在进行高层建筑设计的时候应该结合当前的《高层民用建筑设计防火规范》和国际上一些比较行之有效的措施来避免火灾的发生和蔓延。以下笔者将结合当前高层建筑中火灾预防不足的方面和国际上一些比较先进的防火技术进行一定的分析,希望有一定的参考价值。
建筑火灾给人们带来的损失都是惨重的,2011年,仅福建省就发生火灾4116起,全国发生火灾125402,造成1106人死亡,直接财产损失18.8亿,给人们的日常正常生活带来了巨大的损失和心理阴影,以上海静安区发生的火灾为例,因施工人员违规操作引发上海静安区余姚路胶州路教师公寓的火灾,事发地点是一座高28层的混合型大楼,在救援的过程中,消防云梯达不到着火大楼顶部的高度,火势太大救援直升机也无法靠近,最终导致了58人遇难,70余人受伤,损失接近5亿人民币,造成了恶劣的影响。因此,如何深刻吸取火灾事故教训,进一步做好高层建筑防火,遏制重特大火灾事故,特别是造成重大人员伤亡的火灾事故发生,对经济社会的发展都有极大的促进作用。
一、高层建筑火灾防治的意义
高层建筑往往是一个城市经济发展的标志,高层建筑的使用功能一般是比较综合性质的,容纳的人数众多、涉及到的建筑结构和建筑材料等也比较复杂,楼层较高,垂直距离较长,消防救援有一定的弊端。它与多层建筑不同,一旦发生火灾,核心筒部分就成为了一个“烟囱”,火势蔓延迅速,火灾发生的时候会造成心理恐慌,对人员实际疏散也会造成一定的影响。在救援的时候,消防云梯往往不能直接达到最高层,实施外部消防救援的难度比较大,很大程度上需要依靠自身的消防设施进行预防和救援。如何提升高层建筑消防安全性是一个发人深思的难题,我国应该积极地向国外的先进消防知识和技术,结合我国当前的实际情况,找到适合我国国情的解决途径,不断完善我国高层建筑防火技术和防火措施。
二、高层建筑火灾的特点
1.竖向的烟囱效应
高层建筑在竖向发展,其竖向交通、核心筒、中庭、管井道等在火灾发生的时候都会演变成竖向的烟囱,火灾时烟气会向上升腾,就形成了烟囱效应,这会在很大程度上助长火势的蔓延,跟火势在横向上的蔓延相比较,在速度上和破坏力上都更加严重。
2.空气流的作用
高层建筑因其高度较高,建筑底层和建筑顶层的感觉是不一样的,在同样的天气情况下,高处气流的运行速度较快,这样就会导致火势越来越烈。据测量建筑物10米高处的风俗为5米/秒,30米处的风速为8.7米/秒,在60米高处的风速为12.3米/秒,在90米高处的风速为15米/秒,风俗增大会加速火石的蔓延,因而更加难以控制火势和迅速有效地灭火。
3.建筑材料助长火势蔓延
高层建筑因为功能比较复杂,在进行功能分区的时候,所用的建筑材料比较广泛,包括:钢材、木材、混凝土、大理石、玻璃等,在进行防火处理的时候有的材料不完全符合标准,导致一些安全隐患的存在,其中玻璃幕墙的应用,更是给高层建筑预防火灾带来了很大的威胁。很多高层建筑为了表现建筑的现代感,大量采用玻璃幕墙,在火灾发生的时候,室内温度升高,压强逐渐增大,玻璃幕墙在火势的蔓延下会出现破裂现象,这样就会带入更多的空气进入建筑内部,助长火势的蔓延。
三、结合当前实际,针对性提出一些高层建筑防火技术与措施
1.保证建筑主体结构具有足够的耐火稳定性
在进行建筑消防设计的时候建筑的主体结构应该严格按照《高层民用建筑设计防火规范》来进行设计,其中承重墙、柱的耐火极限要达到3小时,梁的耐火极限要达到2小时,保证主体结构的耐火稳定性,不仅可以赢得足够的疏散时间也可以促进火灾过后的修复。
目前国内外高层建筑的结构大多依赖钢结构,钢材具有很好的整体性,使建筑具有很好的时代感和有效地表现力,钢材具有很好的可塑性,很多地方可以批量生产,这样在很大程度上缩短了工期,降低了成本;建筑与结构的设计与功能一体化,使建筑更富有功能化,钢结构建筑能够满足现代建筑对于大空间和高度的追求,钢材可以循环使用,有助于环保和可持续发展。但是钢材在防火方面还存在一定的不足,钢材的耐火性能差,当温度升到的时候,钢材的承重和抗拉性能均会降低,在摄氏450~650度就会失去承载能力,发生变形,钢珠、钢梁弯曲,不能继续使用。
2.针对刚才才用的防火设计与措施
钢结构防火涂料,对钢结构表面涂防火材料,能形成耐火隔热保护层,这样可以在一定程度上提高钢结构的耐火极限,一般防火涂料分为膨胀性防火涂料和非膨胀性防火涂料,前者称为薄型涂料,一般为2~7mm,这种涂料只有在受到高温的时候才会显现防火效果,当温度达到150~350℃的时候,这些树脂和防火剂会迅速膨胀5~10倍,从而形成保护层;后者是非膨胀型涂料,也称为厚型防火涂料,它的主要成分是耐高温的硅酸盐、高效防火添加剂,是一种预发泡的效能的防火涂料,涂层厚度通常为8~50mm,图层的厚度不同可以满足不同的耐火极限要求。
在钢材外部浇筑混凝土、砌筑砖块等外包法
可以在钢材外部喷防火涂料,同样的道理也可以在钢材的外部进行防火材料的砌筑、包裹等措施来达到防火的目的。在钢材外部既可以涂抹混凝土也可以直接浇筑一层混凝土保护层,砂浆是由石灰、水泥或石膏砂浆组成,也可掺入珍珠岩或石棉;也可以在钢材的外表面加固预制板,中间用防火的胶黏剂、螺栓等固定。这种方法施工灵活,可以广泛的运用在各个地方并满足各种功能,施工比较方便、装修表面平整不会影响美观、成本较小、损耗较小、无环境污染问题,具有很好的推广前景。
充水法
很多高层建筑里面所用的钢柱都是空心的,在这些空心的钢柱灌注水,能够在火灾发生的时候阻止钢材温度升的过快过高,如果将这些水是循环的,受热的水可以被冷水替换掉,就可以为消防疏散赢来充分的时间。这种方法,对钢材的防渗漏、防腐蚀要求较高,在进行运用的时候可以采用一些合金材料,这种方法也有一定的局限性,只能运用于空心的钢构件。
2.强化报警系统和自动灭火装置、保证消防通道畅通
由于高层建筑的外部消防具有很大的难度,高层建筑的消防几乎是依靠自身的,在火灾发生的时候不仅要进行及时的报警更要有可以及时阻止火势蔓延的措施。高层建筑的火灾报警系统主要有以下几个方面:首先要设置火灾探测器,敞开或封闭或楼梯间应单独划分探测区域,并每隔2~3层设置一个火灾探测器。自动灭火装置运用比较普遍的就是自动喷水灭火系统,它的灭火成功率往往可以达到90%以上。我国的自动喷水系统在平面布置和实际运用中还是存在一些缺陷的。韩国规定为了保证消防用水,必须配有专门供消防用的水泵以及单独的发电供电系统,在火灾发生的时候可以保持正常的供电和通信,通常待用水池有3到4吨的消防用水,建筑内部必须配置干粉灭火器,建筑的紧急出口具有很强的封闭性,避免发生火灾后烟雾导致二次危害。建筑内部的消防逃生通道一定要通畅、只是明确,在火灾发生的时候人们都是比较惊慌的,合理设置逃生通道并标示逃生方向,可以帮助被困人员及时的逃脱,降低活在带来的损失。
3.玻璃幕墙层间缝防火封堵技术
玻璃幕墙在高层建筑中的广泛应用,有其优势也有其弊端,尤其是对建筑防火造成了很大的困扰,针对玻璃幕墙可能在火灾发生过程中出现裂缝、破裂、脱落等现象,现在采用一种玻璃幕墙层间缝防火封堵技术,它的主要作用是防止高层建筑火势的蔓延,这个系统包括耐火楼板组件、外墙组件和安装在外墙和楼板间隙中的材料。这种构造是矿棉隔板(通常密度为96~128kg/m3)包裹分隔带周围幕墙框架的竖向和水平构件,外挂式的玻璃可以涂防火耐高温的涂料,在幕墙外部的保温隔热层掉落后,尽管周围的钢材和隔板随之受热融化掉落,但矿棉隔板仍可在防火封堵系统受火的整个过程中保持完整性。
4.增强消防人员的救援专业素质
对于消防人员,应该制定相应的消防安全制度和消防安全操作规程,实行具体单位的消防安全专门的部门和安全负责人,定期进行一定的安全检查,并组织检验维修,及时消除安全隐患,对具体的单位建立防火档案,确定消防安全的重点,制定相应的火灾救援预案。消防部门应该按照国家的规定配置相应的火灾救援设施,并对消防人员进行安全教育,强调其责任意识,使消防救援人员在进行消防救援的时候能够最大的发挥其作用,积极勇敢地深入到火灾现场,另外就是一定要对其进行必要的心理素质锻炼,保证其能沉着冷静的对待突发事故,并定期对他们进行消防安全训练,做到召之急来,来之能战。在公共场合发生火灾的时候,消防人员有义务对人群进行疏散,救援过程中,可以根据其需要随意使用现场水源、切断电源、可燃气体的输送等,划定警戒区域,实行局部交通管制,调动供水、供电、医疗救护,交通运输等,一切以及时消除险情为原则。
三、总结
随着时代的进步和发展,城市化是不可逆转的趋势,高层建筑防火只会越来越凸显其重要性,高层建筑防火在很大程度上可以将火在扼杀在萌芽阶段,或者可以减轻消防过程中的损耗,有利于及时使险情得到控制。但是高层建筑消防设施也是一项很大的资本消耗,需要根据实际的情况配备相应的消防设施,不是一味的追求智能化、自动化、科技化,针对不同的建筑功能采用恰当的消防配置。 在建筑防火这方面,应该具有长远的眼光,学习国外的一下先进的消防手段,结合我国的实际建筑进行针对性的消防布局,并且不断优化配置,减少资源的浪费。做好高层建筑防火和消防,可以有效的挽救人们的生命财产安全,将其损失减到最小,也会促进社会经济逐渐稳步的向前发展。
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