1、鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架廠房火災(zāi)特點(diǎn)
火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展具有隨機(jī)性和確定性的雙重特點(diǎn)。隨機(jī)性是指火災(zāi)發(fā)生的起火原因及時(shí)間、地點(diǎn)等因素是不定的,受到各種因素的影響,遵循一定的統(tǒng)計(jì);確定性是指在某一特定場(chǎng)合下發(fā)生的火災(zāi)會(huì)按基本確定的規(guī)律發(fā)展蔓延。燃燒過(guò)程與煙氣流動(dòng)過(guò)程皆遵循燃燒學(xué)、流體力學(xué)等物理和化學(xué)規(guī)律。火災(zāi)的確定性規(guī)律可采用定量化工程研究,一般分成四個(gè)主要階段,即:初起階段、發(fā)展階段、猛烈階段和熄滅階段。
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要體現(xiàn)在著火源荷載、廠房幾何尺寸及火羽流的形態(tài)等方面。一般鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架廠房的特點(diǎn)是空間較大,空氣充足,四周無(wú)附屬圍合建筑,有的大跨度大空間廠房?jī)?nèi)部甚至形成空氣對(duì)流,屬于初期發(fā)展最快的軸對(duì)稱火羽流。在初期增長(zhǎng)階段,熱量迅速累積,在可燃物上方形成溫度較高、不斷上升的火羽流。當(dāng)羽流受到頂棚的阻擋后,便在頂棚下方向以平均0.5m/s的水平速度四面擴(kuò)散開(kāi)來(lái),形成沿頂棚表面平行流動(dòng)的較薄的熱煙氣層,此后,煙氣受到建筑圍護(hù)的阻擋和冷卻,達(dá)到了一定厚度時(shí)又會(huì)慢慢向內(nèi)部火源處擴(kuò)展,形成逐漸增厚的熱煙氣層,從而縮短進(jìn)入發(fā)展猛烈階段的時(shí)間。當(dāng)著火源發(fā)展至多處時(shí),在火源間形成漩渦,影響空氣對(duì)流,造成熱量加速積聚,達(dá)到充分發(fā)展階段,熱煙氣層的溫度與中心溫度相差無(wú)幾。
火災(zāi)危險(xiǎn)性應(yīng)由生產(chǎn)、存儲(chǔ)物品及工藝流程來(lái)共同確定。一幢廠房作為不同危險(xiǎn)性的生產(chǎn),或使用、存儲(chǔ)不同危險(xiǎn)性物品的,其消防要求是不同的。包括個(gè)生產(chǎn)階段的動(dòng)態(tài)變化,也可能導(dǎo)致火災(zāi)危險(xiǎn)性改變。因此,設(shè)計(jì)之初應(yīng)充分了解工藝流程、原料、成品半成品,考慮未來(lái)可能出現(xiàn)的潔凈車間等高危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域,避免遺留后續(xù)發(fā)展問(wèn)題。
2、鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗火災(zāi)能力
鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架廠房以鋼柱、網(wǎng)架為主要支撐方式,因而鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的耐火極限決定了廠房的抗火災(zāi)能力。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架廠房主要采用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為主要材料。通常,在全負(fù)荷的情況下失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為540℃左右,總體機(jī)械性能隨溫度的不同而有變化,一般結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到350℃、500℃、600℃時(shí),強(qiáng)度分別下降1/3、1/2、2/3。在火災(zāi)中,火場(chǎng)溫度通常會(huì)達(dá)到800~1200℃,在這樣的環(huán)境下,具有較高導(dǎo)熱性能的鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架一般會(huì)在15min左右,就會(huì)出現(xiàn)塑性變形,產(chǎn)生局部損壞,并徹底喪失承載能力導(dǎo)致整體垮塌。
其中,不同墻體材料及溫度特性,對(duì)鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的內(nèi)部溫升和在高溫下的受力變形會(huì)產(chǎn)生一定影響。現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架廠房中,通常采用夾芯板作為間隔墻和外墻,內(nèi)部以具有較高保溫性能的聚苯乙烯、聚氨酯和巖棉等作為填充材料。前兩者材料的耐火性能較差,易受熱燃燒,會(huì)增大建筑火災(zāi)荷載,加快鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架的溫升,降低抗火災(zāi)能力。而巖棉本身屬無(wú)機(jī)質(zhì)硅酸鹽纖維,不可燃,燃燒性能取決于其中粘接劑的類型和數(shù)量。一般情況下,金屬夾芯板的耐火極限約10min左右即失去承重功能而垮塌。