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民用建筑设计中防火技术的运用思考

李崇高
  
安家(建筑与工程)
2021年40期
中铁六局集团 北京 海淀区 100038

摘要:我国整体经济建设的快速发展加速我国建筑行业的发展进程,推动我国其它行业不断进步的同时改善我国民生。随着我国经济实力的增强,更多新兴技术被应用到民用建筑设计中,这从某种角度来说,提高了建筑物的质量。但是,火灾事件的频发,并不利于人们的居住安全,因此,建筑防火设计受到了人们的广泛关注,成为民用建筑设计中必不可少的内容,需要相关部门的审核。但是,从现实情况进行分析,可以发现在进行建筑施工时,所运用的建筑材料不当、没有按照要求进行施工等问题较为突出,这就导致民用建筑设计无法发挥最大化的作用,为此必须要采取措施将建筑防火设计落到实处,尽可能避免火灾的发生。

关键词:民用建筑设计;防火技术;运用

引言

建筑行业是我国基础建设中非常重要的组成部分,其发展直接关系到我国经济建设的发展走向。随着现代化城市建设步伐的不断加快,越来越多的高楼大厦拔地而起,我国各地高层建筑数量也不断增多。民用建筑在给人们提供更加理想的使用环境的同时,也伴随着消防安全隐患,而且民用建筑一旦发生火灾,往往会给人员逃生和现场救援带来较大的困难,并导致更大的火灾损失。

1建筑防火设计在民用建筑中的应用价值

1.1防火设计在民用建筑中的应用能有效降低损失

现代民用住宅建筑体系中高层建筑的数量比较多,高层建筑的模式也会比较丰富,这种建筑体系的电梯是极其重要的一种设备,需要对其进行合理分析,如果发生高层建筑的火灾问题,火灾蔓延到电梯间,就能通过电梯的直通结构直接扩散到其他楼层,助长火势,为人们带来更加严重的经济损失。但是,通过在电梯间设计防火层的方式能降低火灾的蔓延趋势,使火势得到控制,使火灾问题限制在起火点附近,减少火灾对高层建筑产生的影响。与此同时,防火材料的使用也能减少火势的蔓延情况。比如在高层建筑中的不同楼层建造防火门,一旦发生火灾问题,就需要确保楼层的人员安全撤离,在此之后关闭防火门,并且将火势控制在该楼层,能防止火灾进一步蔓延。除此之外,也可以在建筑体系中安装一些消防淋水装置,降低火灾的影响。民用建筑防火设计的存在具有必要性,通过防火设计的控制来降低火灾问题的发生概率,并且能防止火灾的进一步蔓延,防止对民用建筑乃至整个社会造成更大的影响。

1.2能够降低人员的损伤

人口数量不断提升,民用建筑越发集中,居民人数不断增加,对于防火设施设备进行修建时,安装排烟系统可以有效提升其对烟雾的抵抗能力,使通道更加安全,配备完善的消防设施设备。如果出现规模较小的火灾,可以运用现有的消防设施设备进行灭火处理,避免火势进一步蔓延。在出现火灾之后,消防人员也可以在第一时间运用现有的消防设备,降低火灾造成的不利影响,确保人们的生命安全和财产安全。

2民用建筑火灾特征

2.1扑救难度高

从某种角度来看,民用建筑自身的高度越高,其扑救难度也就越高。对于高层及超高层民用建筑而言,云梯的数量和高度相对有限,无法通过外部途径及时开展救援活动,且常规的水炮、水枪等灭火设施的扑救能力有限,难以达到迅速控制火情的效果。此外,民用建筑周围一般设有裙房,裙房的存在会影响外部救援活动的开展,加大救援难度。最后,由于民用建筑人口高度集中,建筑周围难免会停放大量的私家车辆,而这一问题也在一定程度上影响了灭火救援工作的顺利开展。

2.2致灾因素较为复杂

时代发展背景下,民用建筑从原来的大、中城市向中、小城市甚至是小城镇方向发展,不仅建设数量大幅增加,同时在具体功能方面也朝向多元化方向发展。在民用建筑容纳人群数量不断增加、结构更加复杂的时代背景下,使得建筑主体内部设备类型更加复杂,电力系统运行负荷不断增加、火灾载荷也不断增加,管理难度也进一步加大。在业主以及物业服务企业重视程度不足,出现违规操作的情形下,将会出现较为明显的消防安全隐患,使得民用建筑运行的各个环节中都存在明显的火灾致灾隐患,给防火监督工作开展带来较大困难。

3民用建筑设计中防火技术的运用

3.1建筑材料及结构设计

为从根本上提高民用建筑的防火安全性,前期设计阶段需要合理应用多种防火设计,以提高建筑物整体的耐火性,确保发生火灾之后能够阻止火势迅速蔓延,以减少火灾所造成的各项损失。我国建筑领域对民用建筑的耐火等级提出了明确的要求,耐火等级越高则意味着建筑物的耐火性越好。需要注意的是,不同燃烧性能的材料和结构即便是在耐火极限相同的情况下,其实际耐火性也会存在明显差异。建筑物的耐火等级并不取决于单一建筑结构或者材料的耐火性能,而是要综合考虑建筑物所有组成部分的耐火性能,包括墙体、柱、房梁、楼板等主要建筑结构的燃烧性能和耐火极限。燃烧性能和耐火极限是决定建筑结构耐火性的关键,而不同等级标准也针对二者提出了相应的条件要求。从二者关系的角度来看,材料自身的燃烧性能越高,则意味着构件的耐火极限也就相对越低;而构件保护层厚度和截面尺寸越高,其自身的耐火极限也相对较高。根据相关标准显示,我国建筑物的耐火等级共分为一级和二级两个标准,高层建筑一般将建筑物的楼板结构视为确定耐火等级的基准。这主要是因为楼板结构自身的应用数量较多,且具有代表性。在实际开展建筑设计的过程中,设计人员需要在标准耐火等级的基础上,合理选择建筑材料和结构形式。耐火等级偏高或者偏低会造成不同的负面影响,耐火等级偏高则意味着材料单价较高,不利于建筑项目的成本控制;耐火等级偏低则意味着其自身安全性无法满足使用标准,存在一定的火灾安全隐患。构件材料和构造方式的选择需要依据耐火等级决定。一级耐火等级的承重墙、承重柱,需要3h耐火极限的非燃烧体,梁体结构则需要2h耐火极限的非燃烧体,结构内部的钢筋需要包裹在30mm以上厚度的保护层内部。此外,在开展建筑设计时,需要在保证结构稳定性的基础上,尽量扩宽建筑内部空间,以保证在火灾发生后预留充足的逃生空间,同时也要满足灾后修复和重建的基本需求。建筑隔墙、吊顶以及内部陈设需要优先选择不燃材质,部分具有燃烧特性的物体,包括地毯、窗帘等均需要经过耐火处理,以达到全面提高耐火性能的目的。

3.2排烟系统的总体设计

如果民用建筑的高度大于50m,该建筑的排烟系统需要进行竖直方向上的分段安装。由于排烟系统负责的防烟区域数量较多,此时管道的设置比较复杂,损失和阻力也相对较大,这对于排烟系统控制水平的要求相对越大,进行分段设置主要的目的是为了防止排烟系统的总体担负过大或者竖直方向高度过大而导致失效,需提升排烟系统的安全性以及可靠性。高层民用建筑物的排烟系统可以依据避难层(或者设备层)竖直方向实施划分,在工程实际当中,该系统可以根据火灾实际情况只开启起火部分楼层的风机,为了确保楼层内的补风口以及排烟口之间不会互相影响,最好设计成避难层(或者设备层)的排烟风机主要为其下方各个楼层进行服务,而补风的风机设备主要为其上方各个楼层进行服务,这样就能保证所有独立工作的排烟系统的补风和排烟功能,杜绝“短路”问题的发生。在工程实际中,排烟系统的补风口和排烟口通常处于距离较近的情况来进行排布,应用以上模式能够实现系统中的排烟口与补风口相距45m的距离,确保排烟以及补风作业之间不会造成互相影响。

3.3强化消防设备运维管理

强化消防设备运维管理是民用建筑防火具体工作开展的重要措施,这方面的管理需要从几个层面入手:一是要建立完善的消防安全管理制度,明确岗位职责并配备专业人员进行管理,坚决避免擅自更改防火分区、堵塞消防通道和疏散通道的现象、确保消防设施完好并能够正常启动、确保电气线路敷设符合要求。二是要建立明确的防火巡查制度,及时查找建筑运行中出现的火灾隐患,及时处理火灾隐患。三是要建立完善的值班制度,加强值班人员培训,提升工作人员责任意识,定期做好各项设备保养工作,有效提升设备运行水平。四是要能够加大新型消防设备的应用水平,在符合消防安全管理规范的前提下,对老旧设施进行更新,确保消防设施能够在紧急状态下发挥出更大的作用。

3.4建造合理的消防通道

消防通道的合理性建设能确保在民用建筑体系发生火灾时快速疏散人员,因此消防通道的建设方面需要体现出足够的空间,以便支持在产生突发状况时居民能实现双向逃生,并且保证在短时间内更多居民能快速逃离火灾现场。同时,消防通道每层都需要建设窗户,将其安排在消防通道的上方,在火灾发生时能保持更加良好的通风效果,防止烟尘浓度太大而对居民逃生造成影响,消防通道的设计过程中需要采取防滑的楼梯来防止楼梯太滑而摔倒,引起严重的踩踏事故。消防通道的设置还需要具有警示标识,在发生火灾之后就能更加正确地引导居民,使他们了解正确的人员疏散路线,而且要设置能多人同时行走的安全出口,确保居民在疏散过程中的安全性。另外,消防通道也不能和其他的地下建筑直接连接,防止人员疏散的过程中错误跑进其他建筑而产生更加危险的状况,安全出口的数量设置应当确保每栋居民建筑不少于两个,同时安全出口的距离保持在10m以上。

3.5性能设计方法

性能化防火设计是一种新型的民用建筑防火设计思路。从科学的角度来看,建筑系统的防火理念需要深入到建筑内部结构中,加强对防火效果的重视,采用先进的技术估算火灾所带来的经济损失并记录火灾信息,并将该数据作为防火设计的重要依据。严格组织和控制可能发生火灾的重点区域,实现建筑综合防火的目标。就设计规范而言,性能设计运用防火安全工程学的原理制定防火工程中的性能化目标。需要对建筑物的整体环境、结构、耐火性、机械及防火相关规定进行预测。性能设计在不同方面符合政策要求,即使没有为防火设计工作提供解决方案,也可根据建筑物的实际状况进行定性,增加性能设计中的评估、预测、定量、定性等工作,使其设计方法能够被人们接受。与此同时,性能设计可以概括为面向性能的设计,面向性能的设计根据规范要求描述环境和对象,它可以作为消防技术理论和建筑评价使用的具体方法。其优点是:体现建筑的独特性,明确用途,根据个别建筑的差异,制定出具有针对性的设计方案;根据建筑物的存在位置,给出相应的设计方案,可以变换设计思路;使用多种分析工具保证设计的准确性。在应用过程中采用基于性能的防火方法,一般来说,可以通过以下几个步骤进行:1.设计人员必须根据建筑物的功能明确建筑物的防火目的,并进行定量分析;2.设计人员必须对建筑物的实际情况进行分析,包括对建筑物内可燃物数量、人员分布情况等进行分析,方便工作人员识别火灾指标并进行合理设计;3.设计人员对设计的消防方案进行安全性分析,并对消防效果进行评价,编制报告,落实具体的设计内容。

3.6设置紧急安全疏散出口

设置紧急安全疏散出口,主要是为了在火灾事故发生后,可以及时将人员及时疏散到安全地带。设计人员需要充分考虑高层民用建筑整体结构布局,优化防火分区设计,结合具体使用特性营造安全疏散条件。同时,要保证安全出口和疏散楼梯的数量符合要求,一般来说,高层民用建筑高度在54m以上,每个单元层设置2个以上的安全出口,建筑高度27m以上,每个单元层设置一个疏散楼梯,楼梯可以通向屋面,满足救援和疏散要求。安全出口的向外端要尽量面向空旷安全地带,确保人员在经过安全出口后可以到达安全区域。

3.7科学设计幕墙防火系统

严谨、健全的设计方案不仅对建筑幕墙防火系统的构建有支撑性作用,还对幕墙防火效率的强化有正向引导效果,需要民用建筑明确幕墙防火系统的设计目的与标准。因此,很多民用建筑会通过加设两道防火层的方式来防止此类情况的出现,为建筑结构整体安全打开双重防护。在设计转接件时,要先对其具体方位进行准确计算,尽可能保证转接件处在防火材料内侧,这样当火灾发生时便能降低转接件的受损程度,为幕墙结构的稳定性提供保障。在防火节点设计上,建筑工程可以对其隔烟性、隔水性以及隔风性等进行数字模拟检测。若防火节点能在1h内仍然维持幕墙原有结构,则说明其防火功能达到标准要求。

3.8保障电气防火设计的质量

在对民用建筑进行防火设计时,要从电气防火角度出发,做好质量控制工作。在开展设计时,应该合理分析电气设施设备以及所运用的材料,确保所应用的电气设备质量符合防火要求,具有安全保障,检查设施设备是否能够对漏电进行保护。从对电线以及电缆的选择来进行分析,可以发现其对于横截面以及线路截流有着较高的标准,需要其处在较为协调的状态。除此之外,要定期对线路进行详细检查,并考虑到防火要求,安排专门的系统进行自动监控,了解线路的动态变化,从电气防火流程确保质量,有效确保民用建筑内部群众的安全。此外,要做好防烟区以及防火区的设计工作,将相关规范落到实处,确保防烟防火系统能够正常工作。

3.9火灾警报系统和灭火装置

火灾警报系统的主要功能在于自动发现建筑内部的火灾现象,其主要具有探测器、数据接收装置和警报装置三部分构成。探测器可以用于自动探测火灾,其能够在烟雾、光和温度进行自动感应,一旦各项指标达到了火灾标准,则可自动触发警报装置。数据接收装置则是用于分析探测器所采集的各项数据,对比火灾数据标准,来决定是否触发警报装置。而火灾警报装置则用于向建筑居民发出预警,同时也具有自动报警功能,通过地方消防网络系统自动向消防队伍发出警报。结合以往的民用建筑火灾案例可以发现,火情发生的初期并不会直接开始向周围蔓延,这一时间一般会持续10-15min左右,具体时间则要取决于起火点周围物体的燃烧特性。火情发生的初期阶段,警报系统会优先向周围居民及物业发出警报,进而使用建筑内部设置的灭火装置控制火灾。而当建筑内部设置有自动灭火装置时,则能够在烟雾、温度强度达到特定标准后自动触发。不同类型的火灾探测器适用于不同的场景和条件,条件允许的情况下,可以将烟感探测器设置在厨房、客厅等易发生火灾的区域。从某种角度来看,民用建筑的火灾警报系统设计需要坚持“早发现,早处理”的基本原则,尽量在火情发生的初期阶段及时发现,以确保将影响和损失降到最低。而自动灭火装置一般为喷水设备,不宜使用水灭火的部位可以使用由二氧化碳、干粉等物质构成的灭火装置。一般情况下,除了平面面积低于5m2的卫生间之外,其他位置均需要设置自动灭火装置。

结语

总而言之,建筑防火设计作为现代民用建筑设计环节的重要部分,会对人们的生命财产造成间接的影响,需要在现代民用建筑设计环节重视建筑防火设计,让消防员能快速到达失火楼层,并且控制火势的发展,为人们提供更加安全的居住环境。

参考文献

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