群体建筑防火设计探析

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群体建筑防火设计探析

【摘要】仿古建筑作为古建筑的替代和传承,建造时虽然在平面和技术上有所优化,但仍然存在很大的消防隐患。尤其是那些以群体建筑为组团的仿古建筑,在最大程度还原传统风貌的同时,不免会受到建筑材料结构的限制(木结构、砖木结构),因此,分析仿古建筑群的火灾危险性以及提出相对应的防火设计对保护仿古建筑群以及人员安全具有非常重要的现实意义。

【关键词】群体建筑;仿古建筑;火灾隐患;防火设计

1引言

仿古建筑是一种特殊的现代建筑形式,为了保证它符合古代建筑风格,难免会建造一些木结构或是砖木结构的“新古建筑”。同时防火卷帘、金属防火门等不符合古代建筑风格的防火风格都不能使用。不论在结构设计还是在消防设计中都要考虑其复古的特性。然而,木材的可燃性是许多建筑法规严格限制木材作为建筑材料使用的主要原因之一。在建筑物中使用木材的主要前提是提供足够的防火安全。

2洪崖洞建筑组群火灾安全隐患分析

2.1建筑间距及建筑竖向分析。按照国家标准《建筑设计防火规范》,建筑物的耐火等级分为四级。建筑物的耐火等级是由建筑构件(梁、柱、楼板、墙等)的燃烧性能和耐火极限决定的。而洪崖洞仿古建筑群的结构多为砖木结构,少数为木结构。因此,根据其分级依据可以得出洪崖洞仿古建筑群的耐火等级多为三级。根据民用建筑之间的防火间距,洪崖洞建筑组群之间的安全防火距离为8m~12m,经过实地调研后发现洪崖洞建筑组群之间很难满足安全的防火间距,甚至有些建筑物紧密相连,既无防火分隔区,又没有消防通道;如果其中一处起火,一时得不到有效的控制,毗邻的建筑就会遇火燃烧,从而造成巨大损失。此外,洪崖洞仿古建筑群较多的继承了重庆吊脚楼文化,就这难免会让建筑存在着竖向的火灾隐患。一般来说外部火灾蔓延的主要风险来自于燃烧过程中从窗户冒出的火焰,并且沿着立面向上蔓延,这种火焰通常在独立于建筑材料的情况下到达楼层。同时,在进行消防扑救时建筑的外悬挑檐等结构会影响或遮挡水流有效击中火点,大大增加了救援难度,造成建筑的竖向消防隐患。

2.2平面及安全疏散分析。根据调研总结,洪崖洞仿古建筑群以形式各异的单体建筑为基础,平面布局上成组、成群布置,各个单体建筑间通过木质长廊相连。由于各单体建筑高低错落、屋檐飞挑、廊道相连,使建筑之间缺少足够的防火间距和安全空间,建筑内的防火分区划分不清,同时在平面功能中建筑内部交通动线不清晰、缺乏安全疏散指示物。疏散楼梯不足且相对隐蔽,同时疏散楼梯间还存在不能自然通风和采光以及疏散门的耐火等级不满足规范等消防问题。此外,在对单体建筑的调研中还发现超出楼梯间承载能力的隐患,例如有些两层的餐饮类建筑按其结构(砖木结构)被视为耐火等级为三级的建筑,但其内部空间仅有一部疏散楼梯间,同时在旅游高峰期在二楼就餐的人数已远远超过一部楼梯间的疏散能力(二层人数不超过25人),这就有可能在建筑失火时因人员疏散不及时而造成严重后果。

2.3电力及电气设备分析。根据夜晚对洪崖洞建筑组群的调研可以发现,夜间洪崖洞仿古建筑群的用电负荷相比其他地区要大很多。特别是在旅游旺季,偶尔会出现因用电短路而短暂停电的现象。同时,再加上某些设备过于陈旧,存在因使用时间过长引起温度过高从而引发火灾的消防隐患。此外,在调研过程中还发现有些电器线路老化,甚至有些电线未采取有效的接地保护,未与易燃可燃物保持安全距离,临时乱拉乱接现象严重,不符合电气安全技术规程要求,再加上游客乱扔烟头、大量使用打火机等都加大了火灾隐患。

2.4外部环境分析。在对洪崖洞仿古建筑组群的布局分析得出,整个建筑组群建立在竖向高差5m的斜坡上,同时建筑组团内部交通混乱,再加上建筑悬挑的外檐,导致消防车辆无法进入到场地内部进行救援。除此之外,建筑的临街面长度大于规范规定的限值150m,同时由于高差的限制无法形成环形消防车道,从而导致在火灾发生时,消防人员因此错过最佳救援时间。自然因素同样也是不可避免的一个因素。自然因素中雷击诱发的火灾较为常见,一旦发生雷击失火,造成的破坏面通常很广,难以进行扑救,造成巨大损失。建筑遭受雷击与其地理环境及结构有直接关系。洪崖洞仿古建筑群因其结构特征(砖木结构、木结构)对防止雷击失火的要求同样迫在眉睫。

3消防技术理念要求

3.1低碳环保。在发生火灾后,产生一些有毒、有害气体会与四周环境进行能量、质量转换,继而使环境受到损坏。在预防火灾时,若预防方式选择不当则会产生得不偿失的后果。因此,在消防技术体系构建中也要注重环保理念的融入。

3.2属性化。属性化防火规划是构建火灾安全工程学条件下的新型消防技术形式。利用火灾安全工程学理论,结合建筑风格和功能、易燃物等信息,进行火灾危险性综合分析。如此,便能够相对科学合理地规划消防技术保护,将建筑消防安全防护落到实处。

3.3性能化。性能化防火设计是在分析建筑火灾特性的基础上所进行的各种火灾防治措施和防火对策的设计过程。它将综合建筑的结构安全要求、火灾安全目标、建筑物的客观条件和保护现状等,做出建筑物防火系统的具体设计方案,然后就各种可采用的设计方案进行综合分析、比较和评估,从中选出最可行、最合理的实施方案。

4洪崖洞建筑族群防火设计探讨

4.1结构性防火设计。首先,考虑到建筑内部墙体、天花板和屋顶构件的连接对火灾行为有相对显著影响(其危险性在于烟气、热气和火灾的蔓延不受控制),建筑构件应采用难燃或不燃性材料并进行可靠的连接,尽量减少构件间的缝隙。其次,在建筑外露的仿古木材上,应通过涂刷防火涂料对其进行阻燃处理。目前常用的防火涂料有溶剂饰面型防火涂料和水基防火阻燃液,以此来提高仿古建筑自身整体的耐火等级[1]。最后,在两座相邻的建筑中,为减少建筑间因间距不足而带来的消防隐患,相邻的外墙面应采用防火墙进行隔断,同时开口部位应设置甲级防火门、窗或设置符合现行《自动喷水灭火系统设计规范》(GB50084-2017)规定的防火分隔水幕或符合《建筑设计防火规范》(GB50016-2014)规定的防火卷帘(见图1)。在建筑的竖向防火设计上,首先应保证疏散楼梯间自然的通风和采光,对于那些无法采用自然通风和采光的楼梯间应设计机械通风装置。其次使各构件(门)满足相对应的耐火等级和疏散宽度(地上1层~2层疏散净宽度按每100人0.75m计算;地上3层疏散净宽度按每100人1m计算),最后还应设置不小于6㎡的疏散前室。另一方面,对于优化洪崖洞仿古建筑群的垂直防火设计应参照建筑平面防火分区进行“竖向分区”处理,并在“分区”的相邻处设置防火隔断(如设置阳台、挑檐等),或减少窗口面积、增加窗间墙的宽度,从而防止从窗户中冒出的火焰沿建筑外墙面向上蔓延(见图2)。同样,在室内空间的防火分区划分上应遵循“分区越小越好、隔断越多越好”、“因势制宜”的原则。根据建筑的结构形式,进行合理有效的分隔[2]。在发生火灾时的首要任务是把火灾产生的烟气控制在一定的区域之内,并迅速将其排至室外。首先应把烟气控制在着火区域内,保持合理的烟层高度,从而有利于人员疏散,控制火势蔓延和减少火灾损失。为此将着火区域控制为排烟区,而非着火区域,尤其是疏散通道控制为防烟区。烟气控制区域不应跨越防火分区设置,防火分区的最大建筑面积应满足国家现行设计防火规范要求。对于洪崖洞仿古建筑组群来说,应按每个烟气控制区不超过500㎡的原则将其划分成若干分区。在采用竖向排烟系统时,烟气控制区域在各层上的形状、用途和面积应尽可能相同。对具体房间而言,为了提升对烟气的控制,在建筑上应加强其隔断的防火性能,如封堵缝隙,提高房间的密闭性,对隔墙门窗做防火处理、吊顶内加设防火隔断等。

4.2功能性防火设计。为了解决洪崖洞建筑组群因游客压力带来的消防隐患(尤其是在旅游旺季),一方面应在建筑的主要节点处或人流密集处设置醒目的安全疏散标志,并保证疏散路径的快捷性、连续性、可到达性。另一方面,规范具体商铺的人流承载量,如针对那些仅用一部疏散楼梯进行疏散的商铺、餐厅等,合理布置二层的游客使用空间,做到既满足游客的舒适性需求又满足安全疏散的要求。

4.3场地及周边配套防火设计。根据调查可以判断洪崖洞仿古建筑组群的净高一般高于其他建筑,若火灾发生在地面,烟要达到一定高度并产生使探测器报警的浓度需要较长的反应时间,很容易延误最佳灭火时机。再加上部分建筑内游客众多,室内的动静状态也会影响到探测器对火灾的探测[3]。针对以上问题洪崖洞仿古建筑群则应采用红外线烟感探测器,在保证全天候对建筑进行火灾探测的同时,又提高了对运动物体、光源、水蒸气等的抗干扰能力,大大提高了火灾预警的准确性和全面性。此外,还应设置相匹配的火灾自动喷水灭火系统以及在地面上安装高压水枪自动出水灭火装置,从而提高发生火灾时建筑的“自救能力”。另一方面,从外部环境考虑,洪崖洞仿古建筑组群地处城镇区域,仅靠嘉陵江河畔,因此可以利用其天然的地理优势设置消防取水区域,并结合市政供水管网、室外消火栓系统为消防应急提供水源,从而弥补消防车无法进入的弊端(见图3)。

4.4电气设备及防雷设备的更新运用。为防止电气线路老化造成短路而引起的火灾,通常每隔一段时间定期更换电气线路,限制大功率用电器的使用,并按安全技术规程设置电器照明设施。防雷击保护是必要且有效的消防措施。通常情况下,防侧击雷主要保护较高的建筑,架设时应与建筑物间隔6m,在其周围放置圈式防雷均压带[4]。同时,让均压带与建筑物周围的金属物及地面稳定连接;而防止球状闪电的最佳保护方式为安装与地面相连的金属屏蔽网。此外,一些建筑物中安装有防盗报警、广播音响等弱电系统,针对这些设备的防火保护就是进行屏蔽、接地等电位连接,防止雷击电磁脉冲。

5结语

综上所述,洪崖洞仿古建筑组群存在着许多不合乎现代防火规范的消防问题。一方面为了追求经济效益乱搭乱建现象严重,另一方面政策规章和技术措施也存在着不足与漏洞。因此,这就要求相关部门及人员通过不断学习国内外成功仿古建筑组群消防设计的案列,因地制宜地应用在自己的建筑组群当中,自我不断的开放创新,形成具有新时期中国特色的仿古建筑组群消防管理体系,开创与我国建筑组群融为一体的消防设计规范。合理更新,古为今用,全民提升火灾防范意识,减少建筑消防问题。

参考文献

[1]顾梦雅.木及砖木结构古建筑的防火措施探讨[J].四川水泥,2015(10):76.

[2]邢涛.基于建筑竖向空间防火设计探讨[J].建筑工程技术与设计,2017(12):1763.

[3]冯英魁.中国木构古建筑消防技术保护体系研究[J].建筑技术开发,2018(1):1-3.

[4]李思雨.仿古建筑群人员安全疏散与火灾烟气研究[D].北京:北京建筑大学,2016.

作者:王涛 单位:重庆大学建筑城规学院