存在的火災危險性
1.建筑材料的耐火等級問題
用于膜結構中的高強度柔韌性薄膜稱為膜材,它是膜結構工程中最重要的組成部分,作用與鋼筋、混凝土、輕質板材上是等同的,在膜結構建筑中既是起圍護作用的建筑材料,又是張拉結構體系中的受力材料?!督ㄖO計防火規(guī)范》及《高層民用建筑防火設計規(guī)范》中對建筑物各構件的燃燒性能和耐火極限都有明確的規(guī)定。目前膜結構建筑中使用的膜材通常有兩類,一類是以玻璃纖維織物為基材,涂覆聚四氟乙烯(PTFE)等樹脂材料,燃燒性能可達到A 級;另一類是以尼龍織物為基材,涂覆PVC 及其他樹脂材料,燃燒等級可以達到B1 級。
2.建筑空間跨度大,較難劃分防火分區(qū),火災情況下易形成火災蔓延
膜結構大多用于體育館、劇院、展覽建筑的觀眾廳、展覽廳,其面積、長度可以根據(jù)需要確定,但如果用于商業(yè)、學校、食堂、菜市場等建筑,就要受規(guī)范的限制了,必須作防火分區(qū),但這種建筑大多高度及跨度都很大,劃分防火分區(qū)比較困難,因此,一旦發(fā)生火災,各種垂直通道起拔火桶作用。當煙氣到達膜面以下時,頂部氣流水平運動,致使火災橫向擴大,容易形成大面積的火災蔓延。
3.人員疏散困難
膜結構建筑因空間巨大,人員在膜空間內(nèi)到達室外出口的距離長,因此疏散時間就長。煙霧向上和向水平方向快速蔓延,擋住了疏散人員的視線,增大了疏散難度。另外,大空間內(nèi)人員多,疏散時容易發(fā)生滯留。
4.火災探測不及時,普通自動滅火設施無法有效發(fā)揮作用,火災撲救困難
膜結構建筑空間一般都比較高,跨度比較大,發(fā)生火災后煙氣蔓延時,探測器動作與在普通建筑內(nèi)動作相比會慢一些,且我們通常使用的自動噴水滅火系統(tǒng)在這種建筑中布置比較困難,更不能有效發(fā)揮滅火作用。撲救膜建筑這種大空間建筑物火災往往會遇到很多的困難。例如:熱輻射強,煙霧濃,火勢蔓延速度快、途徑多。另外,面對新型的膜建筑,我們?nèi)狈渚冗@類大空間建筑物火災的實戰(zhàn)經(jīng)驗,這給消防滅火的登高作業(yè)、內(nèi)攻偵察、火場供水等都帶來不少困難。
防火對策
1.建筑構件的耐火等級
膜結構建筑的支撐一般為鋼結構,國內(nèi)對于鋼結構的保護多采用涂防火涂料。國外類似建筑大多是不涂防火涂料的。還有一種更為穩(wěn)妥的辦法:就是在構造上作處理,使膜面緊貼在鋼索下面,火災中煙氣首先面對的是膜面,這樣鋼索下面又多了一個保護層,使鋼架不受任何高溫作用。
瑞典國家測試院曾對PTFE 和PVC 兩種膜材料進行同樣條件的燃燒試驗,對試驗過程的溫度、有毒氣體成分、膜材燒穿情況進行了測試分析,結果表明雖然PTFE 膜材的耐火極限和燃燒性能比PVC 膜材高,但是PVC 膜材受熱后很快形成開放洞口,有利于煙氣和熱量的排出,從而延緩鋼結構的坍塌,而PTFE 膜材受熱后只是接縫處裂開,最后沿接縫大塊脫落,熱量容易在頂部聚集,而且PTFE 膜材產(chǎn)生的CO2 和CO 至少是PVC 膜材的兩倍,因此對于膜結構特別是封閉式膜結構建筑使用PVC 膜材好一些。
2.采取特殊的防火、防煙分隔措施
膜結構大多用于體育館、劇院、展覽建筑的觀眾廳、展覽廳,其面積、長度可以根據(jù)需要確定,但如果用于商業(yè)、學校、食堂、菜市場等建筑,就要受規(guī)范的限制了,膜結構建筑相對于普通建筑,在主體大空間內(nèi)無構造柱與梁,是一個連續(xù)完整的空間。膜空間和與之相連的部分之間必須設置有效的防火分隔設施,防止火勢向膜空間以外的其它空間蔓延。用普通建筑中的防火墻和防火卷簾劃分防火分區(qū)難以實現(xiàn)。我們可以采取一些特殊措施,例如可以采用“防火帶”的方法劃分防火分區(qū),即在有可燃物品的建筑物中劃分出一段區(qū)域,這個區(qū)域內(nèi)的建筑構件及裝修全部為非燃材料(且該區(qū)域內(nèi)不存放可燃物)并采取有效的防煙措施,阻擋防火帶一側的煙火向另一側蔓延,從而在空間上形成一個無形的防火分隔區(qū)域。對于防煙分區(qū)的劃分,可以利用空間上方結構體系,掛上以耐火纖維為基材的輕質幕布,平時卷起,在火災報警后自動放下,懸停于一定高度進行防煙分區(qū),劃分的面積在1000 平方米左右,代替了傳統(tǒng)的擋煙垂壁,效果明顯。
3.機械防排煙設施
對于封閉的膜結構建筑物,設置機械防排煙設施是至關重要的,煙氣往往比火更可怕,在火災中,煙氣彌漫,能見度被降低,延誤了疏散時間;大量高溫有毒氣體的存在,使人降低和逐漸喪失了逃生能力;高溫煙氣有著與火一樣的對建筑結構破壞的作用。就膜建筑來說,其防火分區(qū)面積和疏散距離都已超標,所以對這類建筑的大空間進行有效的防排煙設計顯得由為重要。第一步是控煙,通過一定的正壓送風量將火災煙氣吹向一個固定的空間內(nèi),使煙氣不會無規(guī)則擴散;第二步是蓄煙,利用建筑物自身的大空間條件設計“儲煙倉”將煙氣蓄積,形成距地面有一定高度的無煙層;第三是排煙。國外研究機構通過計算機模擬證明:如果一個煙控系統(tǒng)設計適當,可以防止煙在30~45min 內(nèi)聚集在距地面3~4m處。這段時間對于人員疏散是極其寶貴的,同時也給滅火創(chuàng)造了有利條件。
4.運用新型的火災探測系統(tǒng)
通常建筑中所廣泛使用的火災探測器大多數(shù)以煙氣濃度和溫度為信號進行探測的,且大多數(shù)為頂棚式安裝。普通建筑的樓層高度多數(shù)在6m 以下,火災煙氣能很快到達頂棚,因此這類探測器是適用的。然而膜結構建筑空間很高,煙氣在上升過程中不斷受到冷卻和稀釋,在到達頂棚時濃度和溫度都大大降低,不足以啟動火災探測器。另外,由于建筑物內(nèi)部熱風壓影響,大空間上部常常會形成一定厚度的熱空氣層,它足以阻止火災煙氣上升到大空間頂棚,從而影響火災探測器工作,所以普通型探測器是不適用于膜建筑的。運用新型的火災報警技術如紅外光束感煙探測器、空氣采樣及線型差溫探測器運用于膜建筑,解決了膜空間早期報警的難題。
5.采用有效的自動滅火裝置
設置空氣加壓移動式消防水炮。它可根據(jù)空氣加壓的大小確定射程,確保膜空間及其中部區(qū)域的安全。另外在大廳四壁適當位置上可考慮設置帶架水槍,以便當展廳上半部的橫幅、彩帶、氣球之類的可燃物著火后,可有效的組織撲救。