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      浅谈幕墙建筑火势向上蔓延的机理

      发布时间:2019-1-11 11:07:59浏览次数:10020文章出处:曲面幕墙

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        建筑幕墙越来越被人们所接受,也是高层、超高层建筑结构的重要外围护结构。而高层建筑的防火又是重中之重,所以幕墙防火在现代工程领域更是一项不可或缺的内容。建筑幕墙防火设计,必须遵循“预防为主宸光幕墙,防消结合”的消防工作方针,针对高层建筑发生火灾的特点,立足自防自救,采用可靠的防火措施,做到安全适用、技术先进、经济合理,但在施工中往往由于各方面原因,造成幕墙防火构造不规范,形成安全隐患。

      浅谈幕墙建筑火势向上蔓延的机理

      幕墙建筑起火

        当幕墙建筑起火,燃烧产生火焰、热、气和烟雾。起初阶段热气流上升,形成温差和压差,使周围的空气源源不断地补充进来,燃烧温度不断提高,引燃附近可燃性物质,火势不断地扩大。这样的空气循环过程会不会由于室内氧气的耗尽而终止呢?理论上是这样,但现实中这样的情况很少发生。燃烧室内部各处的压差是不同的,且是动态变化的。室外和下面楼层的空气通过幕墙建筑中的间隙和楼板缝隙(如管道、楼梯间等)吸进室内。气密性好的幕墙建筑可以延缓这个阶段火势的扩大。

        随着室内温度的不断提高,室内外的压差也在不断增加。普通玻璃(非防火玻璃)在火焰的不断冲击下,往往会在15分钟内破碎。大量的热量和烟雾瞬间冲出室外,导致破碎窗口室内侧的温度下降几百度。同时大量的空气进入室内参与燃烧,通过缺口常常将燃烧引到室外,形成对玻璃幕墙的内外夹攻。层间非可视玻璃及上层可视玻璃直接暴露在火焰中,增加了火势向上蔓延的可能性。如果由于窗间墙处防火材料或构造上的缺陷造成防火系统提早失效,就有可能形成所谓的焰卷效应。跟据美国对高层幕墙建筑火灾的研究统计资料,约有百分之十的火势是通过室外侧向上蔓延的。这是第一种火势向上蔓延的方式。

        第二种火势向上蔓延的方式:

        混凝土楼板一般用于分隔防火分区, 它应该具有一定的防火级别。根据《高层民用建筑设计防火规范 》GB 50045 表3.0.2 中规定,耐火等级为一级的建筑物楼板耐火时间为1.5 个小时,耐火等级为二级的建筑物楼板耐火时间为1.0 个小时。

        在混凝土楼板外侧与幕墙建筑内侧之间存在一个空隙。空隙的大小及既与建筑设计和幕墙铝合金系统的大小有关,也与混凝土结构尺寸误差、幕墙构造及制作安装误差等因素有关。大部分建筑物其实际范围在几十毫米到200毫米之间。这个空隙也用来补偿由于温度、载荷、地震等引起的建筑物变形。

        这个空隙应该视为混凝土楼板的延伸,防火设计中它应该可靠地填满防火棉,设计合理的周边水平防火带必须能够经受住防火规范GB 50045所要求的耐火时间。

        在实际失火状态下发明玻璃幕墙的人,这个空隙有可能进一步被扩大。主要是由于铝合金构件和镀锌铁板背板的变形,五金连接件、承重支撑构件的松动。如果防火棉、防烟层不能有效地补偿这个变位。火焰和高温气流就会通过这些间隙、裂缝直接进入上层楼面。

        第三种火势向上蔓延的方式是通过热量传递方式进行的。热量传递的方式有传导、对流和辐射。幕墙建筑系统的铝合金立柱是非常好的传热载体,而且立柱往往是跨越二个不同防火分区,火源层的热量能通过立柱向上层传递。幕墙的这种构造形式决定了它很难被界定为具有等级概念的“防火幕墙”。在短时间内上层楼面铝合金表面的温度会高于纸张的自燃点。对流是由于空气流动传递热量。开启窗或玻璃破碎虽然对排烟有好处,但增加了空气的流动,也增加了氧气的供给。辐射是温度较高的物体以能量波的方式向温度较低的物体传热的一种方式。

        在火源层,当温度升高达到了某个临界点,“轰燃现象”使得在短时间内火势由局部扩散到整个空间。火源层的热量通过楼板、金属幕墙建筑及周边水平防火带向上层传递。如果上一层楼面的温度升高达到了某个临界点,也可能会发生轰燃现象框架式玻璃幕墙设计,火势就以这样的方式向上发展。

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