建筑防火构造

第9章建筑防火构造能力要求：通过学习本章的内容，掌握建筑防火设计的基本原理及构造措施，懂得如何运用各种防火设止火灾的发生，提高对建筑防火设施的管理水平，建立很强的防火意识。 9.1建筑防火设计的基本要求 建筑防火设计的目的就是要防止建筑物火灾的发生和建筑物一旦发生火灾后，能有效地控制火势蔓延，争取灭火和逃生的时间，减少火灾损失。由于现代建筑物的规模较大，功能设施复杂，而且还大量采用了易燃或可燃的化学建材，使建筑物发生火灾的可能性和救火难度都增大了，这样建筑物的防火设计就显得越来越重要。为了使建筑物的防火设计能够做到严谨规范、保障安全、经济合理、方便适用，我国建筑设计防火规范，对各种建筑物的防火设计都做了明确的规定。 911建筑物耐火等级的划分 建筑物的用途多种多样，但建筑物的结构都是由墙、柱、梁、楼板、屋架、吊顶、屋面、门窗、楼梯等基本建筑构件组成。所以建筑物的耐火性能是由其构件的耐火性能决定的。建筑构件的耐火性能又包括其组成材料的燃烧性能和构件的耐火极限两部分内容。 1建筑构件组成材料的燃烧性能 根据建筑材料在明火或高温作用下的变化特征，我国把建筑构件的燃烧性能分为非燃烧体、难燃烧体和燃烧体三种。 (1)非燃烧体非燃烧体是指用非燃烧材料做成的构件。非燃烧材料是指在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不炭化的材料，如建筑中采用的金属材料、混凝土、砖石等。 (2）难燃烧体难燃烧体是指用难燃烧材料做成的构件。难燃烧体是指在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难微燃、难炭化，当火源移走后，燃烧或微燃立即停止的材料，如沥青混凝土、水泥刨花板等。 (3)燃烧体燃烧体是指用燃烧材料做成的构件。燃烧材料是指在空气中受火烧或高温作用时立即起火燃烧，且火源移走后仍继续燃烧或微燃的材料，如木材等。 2.建筑构件的耐火极限 建筑构件的耐火极限是指构件在标准耐火试验中，从受到火的作用时起，到失去稳定性、完整性、绝热性为止的这段时间，一般用小时（h)表示。 由上述可知，建筑构件的耐火极限是由失去稳定性、完整性、绝热性这三个条件决定的。 (1)建筑构件失去稳定性失去稳定性是指构件在试验过程中失去承载能力或抗变形能力。此条件主要是针对承重构件而言，如墙、柱、梁、板在耐火试验中发生坍塌，表明失去承载能力；梁、板在耐火试验中，最大挠度值超过其计算长度的1/30时，就表明失去了抗变形能力。 (2）建筑构件失去完整性失去完整性主要是指薄壁分隔构件，如楼板、墙体等在一面受火的试验中，发生爆裂或局部形成穿透性裂缝和孔洞，使火焰穿过构件，造成其背火面的可燃物起火燃烧。这表明构件已经失去了阻止火焰和高温气体穿透或防止背火面出现火焰的性能。如预应力钢筋混凝土楼板受火焰和高温作用时，发生爆裂，出现孔洞，使火焰窜到上层房间。 (3)建筑构件失去绝热性失去绝热性是指分隔构件在耐火试验中，试件背火面测点的平均温度超过初始温度140；或背火面任一测点温度超过初始温度180时，均认为构件失去绝热性，此时构件已经失去隔绝过量热传导的性能。 研究表明，建筑构件的耐火极限与构件的材料性能、构件尺寸、保护层厚度、构件在结构中的连接方式等有着密切的关系。图9一1表示砖墙、钢筋混凝土的耐火极限是与其厚度成正比增加的。图9一2表示钢筋混凝土梁的耐火极限是随着其主筋保护层厚度成正比增加的。 需要特殊说明的是，建筑构件的耐火极限与构件材料的燃烧性能是绝不相同的两个概念。材料不燃或难燃，并不说明其耐火极限就高，如以钢材为例，它是不燃的，但在没有隔热保护时，其耐火极限仅为15 min。表9一1是部分构件的耐火极限。3建筑物耐火等级建筑物耐活等级是量建筑火和度的标准。根据我国多年的火灾统计资料，参考 国外划分耐火等级的经验，并结合建筑材料、建筑设计及施工的实际情况，我国建筑设计防火规范中将普通建筑物的耐火等级划分为四级，高层建筑物划分为二级，如表9一20我国建筑物的耐火等级是以楼板的耐火极限为标准确定的。这是因为楼板是最薄弱的承重构件，同时从传力的角度看，楼板把自身所承受的荷载传递给梁，梁再传递给柱（或墙），柱（或墙）再传递给基础。楼板的坍塌意味着整个建筑物的破坏，因此可以说楼板的耐火性代表着整个建筑物的耐火性。由表9一2可以看出，我国将一级建筑物楼板的耐火极限定为1.5h，当建筑物的耐火等级每降一级时，相应的楼板耐火极限就减少0.5 h。在设计建筑物其他构件的耐火极限时，凡比楼板重要的构件，其耐火极限都应比楼板高；比楼板次要的构件，其耐火极限可以比楼板低。如在某一耐火等级为二级的建筑物中，支承楼板的梁比楼板重要，其耐火极限应比楼板高，定为1.5 h;而承受梁传来荷载的承重墙或柱比梁更重要，耐火极限定为2 h。房间隔墙较楼板次要，它的耐火极限定为0.5 h。由表92我们还可以看出，各级建筑物除对构件的耐火极限有规定外，对构件级在材料的燃烧性能也有明确的规定：耐火等级为一级的建筑构件全是非燃烧体；耐火等级为二级的建筑构件除吊顶为难燃烧体外，其余都是非燃烧体；耐火等级为三级的建筑构件除吊顶和屋顶承重构件外，也都 是非燃烧体；耐 火等级为四级的建筑物构件，除防火墙为非燃烧体外，其余的构件按其位置及作用重要性的不同，有难燃烧体，也有燃烧体。表93为建筑物耐火等级及相应的构造举例。 4.确定建筑物耐火等级的原则 确定建筑物耐火等级的目的在于根据建筑物不同的用途提出不同的耐火等级要求，力求做到既有利于安全防火，又节约建设投资。耐火等级的选择主要考虑建筑物的重要性、火灾危险性大小、可燃物多少、建筑高度、疏散及扑救难度等。例如：对于像通信中心大楼、广播电视大楼、政府高级机关办公大楼这样的重要建筑物，由于其功能多，设备复杂、性质重要，发生火灾时经济损失大、人员伤亡多、政治影响坏，所以其耐火等级要选择高一些；而对于像一般普通办公大楼、普通住宅楼等，由于发生火灾时损失小，故其耐火等级可选择低一些。 9.1.2建筑物的防火分区 所谓防火分区，就是用具有一定耐火能力的墙、楼板、卷帘等分隔构件，作为一个区域的边界构件，能够在一定时间内把火灾控制在某一范围内的空间。它的意义就在于发生火灾时能够有效地减缓火势蔓延的速度，为人们逃生和扑救火灾争取时间1.防火分区的种类按照作用的不同，可将防火分区分为水平防火分区和竖向防火分区。 (1)水平防火分区水平防火分区是指在同一水平面上，利用耐火能力强的分隔构件较大的建筑平面分为若干个防火分区，用来防止火灾在建筑物同一水平面内的迅速蔓延。它一般由防火墙、防火卷帘、防火水幕及防火门等组成。火灾实例证明在商场、库房等具有较大空间的建筑物中，设置水平防火分区是十分必要的，因为它能有效地将火灾控制在某一局部范围内。 (2)竖向防火分区竖向防火分区是指在建筑物层与层之间利用耐火能力强的钢筋混凝土楼板作分隔构件，将其分为若干个竖向防火分区，用来防止火灾在建筑上下层之间的迅速蔓延。 由于防火分区在建筑物防火中有着非常重要的作用，为了规范防火分区的设计，我国建筑设计防火规范中，对各种建筑物防火分区的面积、长度及建筑层数都有明确的规定，见表9一4。 由表9一4可以看出，耐火等级越高的建筑物，其防火分区的面积、长度越大，层数越多。这是因为耐火等级高的建筑物，在火灾发生时，短时间内建筑物倒塌的可能性较小，这有利于安全疏散人员、限制火势蔓延和最终扑灭火灾。 2.防火分区贯通部位的构造 在现代建筑物中，为了输送能源、传递信息的需要，设置了很多相互连通的管道。这些管道在火灾发生时会变成火势蔓延的通道，所以在防火分区设置时，应采取合理的构造。 当风道、管线、电缆等贯穿防火分区的墙体、楼板时，为防止火势从贯穿部位蔓延，除了所用的风道、管道、电缆等，要经特殊处理，使其具有一定的耐火能力，并用不燃材料堵塞管道与楼板、墙体之间的空隙外，还应尽量限制开洞的数量和面积。 当风道贯穿防火分区时，应在风道贯穿防火分区的部位设置具有较高气密性的防火阀门。防火阀门必须采用厚度在1.5mm以上的薄钢板制作，构造如图9一3所示。阀门上应设有高温熔断装置或自动关闭装置，当火灾发生时应能自动关闭。为防止阀门受热后变形脱落，应将其可靠地固定在墙体上。 如图9一4所示，对于贯穿防火分区的给排水、通风、电缆等管道，要将其与防火墙、楼板等可靠相连，并用水泥砂浆或石棉等紧密填塞它们之间的空隙，防止火势流窜出防火分区。 图，一4管道贯穿防火分区处的构造 (e)冷管道穿墙；(b)热管道穿墙；(c)电缆穿墙 (d)穿越防火楼板；(e)穿越一般楼板；(f)电缆穿越楼板 对于在建筑物内用电缆架布线的电缆，当其穿越防火分区时，为截断电缆保护层的燃烧和蔓延，应在电缆穿越防火分区的部位，用石棉或玻璃纤维等不燃物堵塞空隙，并在两侧用石棉硅酸盐板覆盖住，再用耐火材料封面。 总之，对于防火分区贯通部位的构造处理是否得当，是关系到防火分区可靠性的大问题，必须引起设计者和施工者的高度重视。 3.防火分区的分隔设施 (1)防火墙防火墙是指由非燃烧体组成，直接砌筑在基础上或钢筋混凝土框架上，其耐火极限不低于4h的墙体。 在构造要求上，防火墙不宜设在转角处，必须设在转角处时，内转角两侧门窗口之间的水平距离不应小于4m。为防止火势从防火分区一侧洞口蔓延到另一分区的洞口，防火墙两侧的门窗洞口距防火墙不应小于2 m。另外，在防火墙上尽量不开门窗及其他洞口，如果必须开设时，应设耐火极限不小于1.2 h的防火门窗。 (2)防火间隔墙防火间隔墙是建筑物内部的一种防火分隔物，在功能上是对防火墙的辅助和补充，可进一步分隔防火墙的占地面积和长度，将火灾的危害限制在更小的局部范围内。防火间隔墙一般用于火灾危险性较高的部位，有时也用来分隔两种不同使用性质和防火要求的房间。 防火隔墙应采用非燃烧体。有困难时也可以采用难燃烧体，其耐火极限应根据使用要求确定。 (3)防火门、窗防火门、窗是指既具有一定的耐火能力，能构成防火分区，控制火灾蔓延，又具有交通、通风、采光功能的维护设施。 防火门按其耐火极限分为甲、乙、丙三级。甲级防火门的耐火极限不低于1.2 h，主要用于防火墙上；乙级防火门的耐火极限不低于0.9 h，主要用于疏散楼梯间等通道门处，丙级防火门的耐火极限不低于0.6 h，主要用于各种竖井（如排烟竖井）的检查门。 防火门可由非燃烧体和难燃烧体构成。当防火门由难燃烧体构成时，为防止其内部的木结构在高温作用下产生的热气体将外包钢板胀坏，应在外包钢板上设泄气孔。 在保证防火门能够关闭紧密，不会窜出烟火的同时，应保证防火门开启的灵活性，对开启有困难或不能随时开启的应设活动小门。另外，防火门应设自动关闭装置，以阻挡火势蔓延。 防火窗分为开启式和固定式两种。开启式防火窗构造简单，只是在普通窗扇和窗框上加包薄钢板，主要用于需白天开启、夜晚关闭的仓库建筑物上。固定式防火窗由加装铅丝玻璃的双层钢窗构成，只能采光，不能开启通风，耐火极限可达1.2 h，一般用在耐火等级较高的防火墙上。 (4）防火卷帘防火卷帘由钢板或铝合金板材制成，一般安装在不便设置固定防火分隔设施的地方，如商场的营业大厅、开敞的电梯厅等处。 防火卷帘按其安装