2015一級(jí)消防工程師綜合能力知識(shí)點(diǎn)：被動(dòng)防火系統(tǒng)

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1.結(jié)構(gòu)耐火

建筑結(jié)構(gòu)是由若干基本構(gòu)件通過一定連接方式構(gòu)成的整體。在建筑結(jié)構(gòu)中，所有能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的因素統(tǒng)稱為作用。除了直接以力的形式出現(xiàn)的作用會(huì)在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形外，其他作用，如溫度的變化、混凝土收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降等也可在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形。直接以力的形式出現(xiàn)的作用稱為直接作用，即荷載。其他作用則稱為間接作用。一般，設(shè)計(jì)合理的建筑結(jié)構(gòu)能安全可靠地承受并傳遞各種荷載和間接作用。

但是，在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，不能僅考慮正常使用狀態(tài)下建筑結(jié)構(gòu)的荷載和間接作用，而同時(shí)應(yīng)充分考慮非正常狀態(tài)的作用效應(yīng)組合，如火災(zāi)情況。這是因?yàn)榛馂?zāi)產(chǎn)生的高溫會(huì)對(duì)建筑構(gòu)件帶來極大的破壞作用。下面以我國常用的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料鋼筋混凝土為例進(jìn)行說明。在高溫作用下，混凝土中各種水分迅速汽化，體積明顯膨脹，其強(qiáng)度和彈性模量隨溫度升高而降低。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋雖有混凝土保護(hù)，但在高溫下其強(qiáng)度仍然有所降低，以致在初應(yīng)力下屈服而引起截面破壞。構(gòu)件破壞的程度取決于溫度升高的速率、最高溫度和火災(zāi)作用持續(xù)的時(shí)間：當(dāng)溫度低于500℃時(shí)，澆水冷卻的混凝土強(qiáng)度低于自然冷卻后的強(qiáng)度；而高于600℃時(shí)，澆水冷卻后的強(qiáng)度高于自然冷卻后的強(qiáng)度；在1400℃時(shí)，鋼筋進(jìn)入液態(tài)，失去了抵抗荷載的能力。并且在火災(zāi)時(shí)，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)強(qiáng)度也隨溫度升高而呈下降趨勢。對(duì)于鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)而言，構(gòu)件的熱膨脹會(huì)使相鄰構(gòu)件產(chǎn)生過大位移，從而危及相鄰構(gòu)件穩(wěn)定性和承載力。

因此，建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)在建筑防火設(shè)計(jì)中的作用舉足輕重。從各國的規(guī)范來看，其具體規(guī)定內(nèi)容雖然不同，但其消防安全總目標(biāo)卻大同小異，其中最重要的就是保護(hù)人的生命和財(cái)產(chǎn)安全。就保護(hù)人的生命安全而言，結(jié)構(gòu)防火在所有建筑類型中都是重要的。這是因?yàn)椋?

1）良好的結(jié)構(gòu)耐火性能能為人員的安全疏散提供寶貴的疏散時(shí)間，特別是在高層和大空間建筑中以及有行動(dòng)受限人員的建筑內(nèi)，如醫(yī)院、老年人建筑、幼兒園等；

2）為消防隊(duì)員在建筑內(nèi)所有人員撤出后進(jìn)入建筑內(nèi)實(shí)施滅火提供生命安全保證。

就保護(hù)財(cái)產(chǎn)安全而言，結(jié)構(gòu)防火的重要性更是不言而喻。在火災(zāi)初級(jí)階段，盡管結(jié)構(gòu)耐火能力所起的作用不大，但如果初期火災(zāi)沒有得到成功控制而使火災(zāi)繼續(xù)增長，良好結(jié)構(gòu)耐火性能的作用明顯。在消防隊(duì)員實(shí)施滅火之前，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以有效地將火災(zāi)控制在起火區(qū)域或某個(gè)防火分區(qū)內(nèi)，從而減少火災(zāi)和煙氣對(duì)建筑內(nèi)的物品和建筑結(jié)構(gòu)所造成的破壞，同樣也可減少災(zāi)后修復(fù)難度、費(fèi)用和時(shí)間。建筑結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能目標(biāo)如下：

（1）設(shè)計(jì)目標(biāo)。在火災(zāi)作用下，建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)能在合理的消防投入基礎(chǔ)上，保持足夠的完整性能、隔熱性能或承載力或同時(shí)保持其中兩個(gè)或三個(gè)性能。

（2）功能目標(biāo)

①建筑構(gòu)件能避免因其在火災(zāi)中發(fā)生變形或破壞而導(dǎo)致建筑結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞或失去承載力；

②不會(huì)因構(gòu)件的破壞而危及建筑內(nèi)部人員的疏散安全和滅火救援人員的安全；

③避免結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中因變形、垮塌而難以修復(fù)或影響重要功能的使用、減少災(zāi)后結(jié)構(gòu)的修復(fù)費(fèi)用和難度，縮短結(jié)構(gòu)功能的恢復(fù)期；

④預(yù)防因構(gòu)件破壞而加劇火災(zāi)或?qū)е禄馂?zāi)蔓延至其它防火區(qū)域或相鄰建筑物。

3）性能要求

（1）建筑構(gòu)件的耐火性能應(yīng)與構(gòu)件的功能、建筑的功能與用途、建筑內(nèi)的預(yù)計(jì)火災(zāi)荷載、火災(zāi)強(qiáng)度及其持續(xù)時(shí)間、建筑高度與體量以及建筑內(nèi)外的消防設(shè)施相適應(yīng)；

（2）建筑承重構(gòu)件在火災(zāi)作用下，應(yīng)具有足夠的承載力；

（3）建筑分隔構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限在設(shè)計(jì)所需時(shí)間內(nèi)應(yīng)能防止火災(zāi)和煙氣的蔓延；

（4）建筑物中各構(gòu)件的耐火性能應(yīng)具有合理的關(guān)系；

（5）建筑構(gòu)件在火災(zāi)作用下的變形不應(yīng)超過允許變形值；

（6）建筑結(jié)構(gòu)所提供的安全水平應(yīng)與現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定等效。

2.防火分區(qū)

我國現(xiàn)行的建筑防火技術(shù)體系中，雖然主動(dòng)防火系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，其在建筑防火設(shè)計(jì)中的地位和作用也越來越重要，但以保證建筑物的耐火等級(jí)、劃分防火分區(qū)、限制可燃裝修裝飾材料的應(yīng)用、保證安全疏散出口寬度及數(shù)量等為主要內(nèi)容的建筑物被動(dòng)防火系統(tǒng)尚應(yīng)居首要地位。良好的防火分區(qū)劃分和分隔構(gòu)件的耐火性能能有效地將火災(zāi)控制在起火區(qū)域或某個(gè)防火分區(qū)內(nèi)，從而為建筑內(nèi)人員的安全疏散及消防隊(duì)員的救援和滅火行為提供寶貴的時(shí)間，為減少火災(zāi)和煙氣對(duì)建筑內(nèi)容物和建筑結(jié)構(gòu)所造成的破壞、減少災(zāi)后修復(fù)難度、費(fèi)用和時(shí)間等提供條件。就我國目前的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和公眾防火安全意識(shí)而言，做好被動(dòng)防火系統(tǒng)是更有效、可靠和經(jīng)濟(jì)的防火途徑。

對(duì)于火災(zāi)蔓延控制目標(biāo)，主要利用火災(zāi)發(fā)展分析工具，根據(jù)本建筑的使用功能和空間特性等，設(shè)定相應(yīng)的火災(zāi)場景，模擬煙氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，計(jì)算煙氣層的溫度，并以此判斷所設(shè)計(jì)的防火隔離措施能否將火災(zāi)控制在設(shè)定的防火區(qū)域內(nèi)。

火災(zāi)的蔓延方式有火焰接觸、延燒、熱傳導(dǎo)、熱輻射等。當(dāng)可燃物為離散布置時(shí)，熱輻射是一種促使火災(zāi)在室內(nèi)及建筑物間蔓延的重要形式。當(dāng)火災(zāi)煙氣達(dá)到足夠的溫度時(shí)，其產(chǎn)生的熱輻射強(qiáng)度將會(huì)引燃周圍可燃物，從而導(dǎo)致火災(zāi)的蔓延。消防性能化設(shè)計(jì)時(shí)一般通過模擬計(jì)算分析得到火源所在防火區(qū)域之外的其它防火區(qū)域的煙氣層最高溫度。如果煙氣層溫度高于設(shè)定的極限溫度，則認(rèn)為火災(zāi)將通過熱輻射在防火區(qū)域間進(jìn)行蔓延；如果煙氣層溫度小于設(shè)定的極限溫度，可認(rèn)為火災(zāi)不會(huì)通過熱輻射在防火區(qū)域間進(jìn)行蔓延。

根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)，可燃物品被引燃所需的最小熱流為10kW/㎡.火災(zāi)的輻射熱為10kW/㎡時(shí)，約相當(dāng)于煙氣層的溫度達(dá)到360℃～400℃時(shí)的狀態(tài)。因此一般將360℃作為火災(zāi)在防火區(qū)域間蔓延的極限溫度，即煙氣層溫度大于該值時(shí)，火災(zāi)將通過熱輻射在防火區(qū)域間進(jìn)行蔓延；當(dāng)煙氣層溫度小于該值時(shí)，可認(rèn)為火災(zāi)不會(huì)通過熱輻射的方式在防火區(qū)域間蔓延。防火分區(qū)性能化設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求如下：

1）設(shè)計(jì)目標(biāo)：防火分區(qū)劃分應(yīng)能有效降低火災(zāi)危害，可將火災(zāi)的財(cái)產(chǎn)損失控制在可接受的范圍之內(nèi)。

2）功能目標(biāo)：觀眾廳內(nèi)采取的防火隔斷措施，應(yīng)能將建筑火災(zāi)控制在設(shè)定的的防火空間內(nèi)，而不會(huì)經(jīng)水平方向和豎向向其他區(qū)域蔓延。

3）性能要求

（1）防火分隔構(gòu)件的燃燒性能具有足夠的耐火極限，并滿足控制火災(zāi)的要求；

（2）著火空間內(nèi)不會(huì)發(fā)生轟燃；

（3）火災(zāi)可以控制在設(shè)定的防火區(qū)域內(nèi)；

（4）火災(zāi)不會(huì)發(fā)生連續(xù)蔓延；

（5）火災(zāi)的可能過火面積與滿足規(guī)范要求的防火分區(qū)的過火面積基本相同；

（6）滅火系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，可以有效控制火災(zāi)蔓延；

（7）排煙系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求，可以有效排除煙氣和熱量。

3.防火間距

建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)除了在建筑內(nèi)部蔓延擴(kuò)大外，還可能通過一定途徑向鄰近的建筑蔓延。為了防止火災(zāi)在建筑之間蔓延，建筑之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x是一種有效措施。防火間距是指防止著火建筑的輻射熱在一定時(shí)間內(nèi)引燃相鄰建筑，且便于消防撲救的間隔距離。因此，防火間距一方面有助于防止火災(zāi)在建筑之間蔓延，另一方面為火災(zāi)撲救及建筑內(nèi)人員和物資的緊急疏散提供場地。

在實(shí)際確定建筑之間的防火間距時(shí)，不可能考慮上述所有因素。一般情況下，防火間距主要是根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)、火災(zāi)危險(xiǎn)性及耐火等級(jí)來確定。建筑物的耐火等級(jí)越低，防火間距越大；建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性越大，防火間距越大；建筑物撲救難度越大，防火間距越大。防火間距設(shè)置的基本原則是：

1）根據(jù)火災(zāi)的輻射熱對(duì)相鄰建筑的影響，一般不考慮飛火、風(fēng)速等因素。

2）保證消防撲救的需要。需根據(jù)建筑高度、消防車的型號(hào)尺寸，確定操作場地的大小。

3）在滿足防止火災(zāi)蔓延及消防車作業(yè)需要的前提下，考慮節(jié)約用地。

建筑物間防火間距的設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能目標(biāo)和性能要求如下：

1）設(shè)計(jì)目標(biāo) 建筑與相鄰建筑、設(shè)施的防火間距應(yīng)滿足安全要求。

2）功能目標(biāo)

（1）防火間距應(yīng)能有效防止建筑間的火災(zāi)蔓延。

（2）建筑周圍應(yīng)具有滿足消防車展開滅火救援的條件。

3）性能要求

（1）建筑與相鄰建筑、設(shè)施之間的防火間距應(yīng)根據(jù)建筑的耐火等級(jí)、外墻防火構(gòu)造以及相鄰?fù)鈮Φ姆阑鸫胧?、滅火救援以及設(shè)施性質(zhì)等因素進(jìn)行確定。

（2）工業(yè)與民用建筑與城市地下交通隧道、地下人行道及其他地下建筑之間應(yīng)采取防止火災(zāi)蔓延的有效措施。

（3）建筑周圍應(yīng)設(shè)置消防車道或滿足消防車通行與停靠、折轉(zhuǎn)的平坦空地。消防車道的凈空高度和凈寬度以及地面承壓應(yīng)滿足消防車通行的需要。

（4）大型工業(yè)或民用建筑周圍應(yīng)設(shè)置環(huán)形消防車道或其他滿足消防車滅火救援的場地。

（5）供消防車停留和作業(yè)的道路與建筑物的距離應(yīng)滿足消防展開和救援的要求。