灾害学—火灾部分作业。
一、 简述结构防火、抗火和耐火的区别和联系。
概念:结构防火主要是指建筑防火措施和建筑防火保护;结构耐火主要指建筑在某一区域发生火灾时能忍耐多长时间而不造成火灾蔓延,及结构在火灾中能耐多久而不破坏;结构抗火一般是通过对结构构件采取防火保护措施,使其在火灾中承载力降低不致过多而满足受力要求来实现。
区别:“抗火”主要用于结构,即“结构抗火”。“结构耐火”与“结构抗火”的区别在于:
“结构耐火”强调的是结构耐火时间,该时间只有在结构的荷载和约束状况确定的条件下才有意义;而“结构抗火”强调的是结构抵御火灾影响(包括温度应力、高温材料变化等),需要考虑荷载与约束条件。
联系:“结构抗火”设计,可归结为设计“结构防火”保护措施,使其在承受确定外载条件下,满足“结构耐火”时间要求,此即“防火”、“耐火”、“抗火”间的联系。从某一个方面来说,结构抗火是结构防火和结构耐火的综合。
二、 如果你是北京某在建高层建筑的设计者(高度》500m),你准备采取哪些措施来防止建筑在火灾下的倒塌?
经过课上火灾实例的分析,可以总结出火灾中建筑物倒塌主要有以下四个原因:火灾作用下建筑构件、材料发生性能变化,抗火性能降低;附加荷载作用;**、冲击等外力作用;建筑违规设计、违章施工、违规使用等。因此作为一名在建高层建筑的设计者,在设计时要综合考虑这些原因,严格按照国家的各种防火设计规范来进行设计施工,要根据建筑物的类型和使用特性确定合理的建筑构件耐火等级和设计荷载,同时辅助各类防火保护设计,这样才能保证建筑物抵挡火灾的能力,防止其倒塌。
具体措施包括以下几个方面:
1、 建筑构件耐火设计:
1) 提高耐火极限。
耐火极限即对任一建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火实验,从受到火的作用时起,到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间。构件的耐火极限是衡量建筑物耐火等级的主要指标,而承重构件的耐火极限是结构能否于火灾中保持稳定而不倒塌的唯一保证。
要根据在建建筑物构件的类型、使用性质、重要程度、规模层数和火灾危险性去确定建筑物的耐火等级,使其符合标准。根据耐火等级,结合考虑消防灭火的时间,来确定建筑部件(如防火墙、防火门、吊顶等)的耐火时间及结构构件(如梁、柱、楼板、承重墙)的耐火时间。一些危险部分或关键承重部位要适当时提高构件的耐火极限,如关键承重部位采用耐火极限较高的材料;对于采用装配式钢筋混凝土构件应对接点缝隙等薄弱部位进行防火保护,提高建筑构件的耐火极限;
2) 提高构件的设计荷载(安全系数)
设计荷载是指不同场所的建筑构件设计时需要承受的除自重以外的荷载。发生火灾时,各建筑上部结构塌落到下面楼板上, 楼层内大量积水不能及时排除, 或进入建筑的人员过多, 都会导致建筑物荷载加大。当荷载超过建筑的承载能力时, 建筑物便会倒塌。
在设计时,根据不同构件的火灾荷载密度,提高结构构件的设计荷载标准值,提高构件承重能力。对于设计荷载较大的梁、楼板要采用高标号的水泥和花岗岩骨料;设计荷载较大的构件要相应增加配筋及钢筋的保护层厚度,增加钢结构的强度和承重能力;同时辅助消防排水设计,利用排水设施、楼梯间等部位排水,防止积水增加建筑构件荷载。
2、建筑构件防护设计:
我们知道,为了提高建筑结构的抗火性能,防止建筑结构的倒塌,提高建筑构件的耐火极限是最根本的方法,同时防护措施也是必不可少的。
1) 结构防护:根据构件的耐火极限和燃烧性能来选定构件的防火保护层如防火材料、防火涂料阻燃剂、防火板等等。同时根据强度设计法、临界温度法的分析可以确定防火保护层的厚度。
2) 防火分区的设计,防火分隔物如防火墙、防火门等的设计,防火间距的设计,这样可以防止火势由外部向内部,或由内部向外部或在内部之间蔓延,有利用人员避难及安全疏散。
3) 火灾探测系统、自动报警系统等的设计,这样可以及时探测、发现火灾,防止灾情的扩大。
4) 消防设施的合理布置,如灭火器的配置,自动灭火系统的设计等等。
由上可知,造成火灾中建筑倒塌的原因多种多样,所以也不可能采用单一方法就可以防止火灾中建筑构件的破坏。提高建筑结构的抗火能力,需要通过对结构构件采取防火保护措施,使其在火灾中承载力降低不致过多来实现。所以建筑抗火中,建筑耐火为根本,建筑防火为辅助,二者相辅相成,均必不可少。
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