淺析網架大跨度建筑火災坍塌規律及預防措施

【摘 要】近年來，網架結構大跨度建筑火災坍塌事故率呈上升趨勢，造成人員傷亡和重大財產損失。文章通過對歷年網架結構大跨度建筑火災歸納總結，尋找其火災坍塌的一般規律和特殊規律，對鋼結構主體、鋼混結構主體等特性研究分析，并結合不同建筑主體的特點，提出有效的防火管理意見，旨在降低網架結構大跨度建筑的火災事故發生概率。

【關鍵詞】大跨度網架; 火災坍塌; 預防措施

【中圖分類號】TU998.12【文獻標志碼】A

隨著經濟社會的快速發展，網架大跨度建筑在企業廠房、倉儲、商場為主的生產、生活中應用越來越多。建筑內人員高度集中、物資大量密集，原料和成品大多屬可燃物，甚至是易燃易爆品、有毒化學品，火災負荷大、燃燒發煙量大且有爆炸危險。一旦發生火災，短時間內極易造成大面積的坍塌，人員傷亡大，財產損失重，社會關注度高。

1 網架結構大跨度建筑的性能

網架結構多為鋼結構或鋼混結構，很多企業為降低搭建成本，也使用墻體為鋼混、屋頂為鋼結構的廠房搭建形式。由于鋼結構與鋼混結構的耐熱極限、使用條件、隔火效果不同，導致在火災事件中坍塌形式多樣、受損程度不一。

1.1 網架建筑的功能與性能

從建筑的使用功能和性能角度來看，火災中網架結構大跨度建筑物坍塌事故多發生在倉房、車間中。用于生產的車間、廠房和倉庫內部通常存放大量的生產原料、半成品和成品，建筑結構多采用鋼架結構與鋼筋混凝土結構，大量的易燃品和可燃品助推火災火勢，而鋼架結構受熱后強度變化劇烈，極易發生建筑物體坍塌事故。如2015年3月，浦東金龍魚物流倉儲中心發生大火，儲物倉庫在食用油助力下猛烈燃燒，使鋼結構倉庫變形坍塌。2020年1月，浙江金華永康一大跨度廠房發生火災，建筑內存儲大量鋰電池組、塑料粒等，塑膠原料與生產產品劇烈燃燒，導致鋼混廠房一側迅速倒塌。

1.2 網架建筑的材料與結構

網架結構中，大跨度、大空間的生產建筑多以鋼筋混凝土結構和鋼結構為主，其次為鋼混與鋼結構并存的復合結構。鋼混結構一般為承重墻、梁板。在復合結構中，鋼結構主體首先坍塌，其次為鋼混結構體。因鋼結構主體的耐熱極限為500 ℃左右，而鋼混結構中混凝土能夠對鋼體形成保護作用，耐火性能較高。如廣東LG電子有限公司廠房火災，一層、二層使用鋼筋混凝土機構，三層為鋼結構，在火災事故發生以后，三層鋼結構主體發生坍塌，一層、二層鋼混結構建筑保持性較強。很多鋼結構建筑沒有進行有效的防火技術處理;如馬鞍山蒙牛乳業有限公司火災事故，因冷庫建材未達到二級耐火要求，導致鋼結構主體受熱快速坍塌。

2 網架結構大跨度建筑的坍塌規律

2.1 網架結構建筑火災坍塌事故規律

從網架建筑的性能、材料、結構等分析，整體坍塌是網架結構大跨度建筑的主要坍塌方式。基于建筑材料耐火極限的限制，建筑材料本身的性能和強度變化明顯，承載能力持續下降，導致建筑物體整體坍塌，如2013年1月，某公司由于倉房內部存在大量的可燃物品，火災載荷過大，導致鋼結構主體在高溫作用下強度喪失，形成整體坍塌事故。同時，復合結構的廠房由于頂棚采用鋼結構，屋頂受到火焰高溫作用明顯，致使鋼結構主體失去支撐力，導致屋頂坍塌。單一樓層坍塌主要受到著火點的影響，最先起火的樓層受到的火焰溫度最高，且容易造成屋頂塌陷，火焰進入更高樓層，導致建筑物體連續塌陷。

2.2 火災事故下網架結構大跨度建筑坍塌規律

2.2.1 一般規律

（1）不同使用功能和性質的建筑物的著火條件不同，火災助燃品和燃燒條件好的環境下，火災強度高，撲救難度大，建筑物體的坍塌時間短，且容易發生整體坍塌事故。

（2）與鋼混結構的建筑體相比，鋼結構耐火極限較低，在同等釋熱率的條件下，鋼結構建筑首先發生坍塌。

（3）著火點部位的火焰溫度最高，如著火點位置采用鋼結構，則建筑物坍塌的可能性更高。

2.2.2 特殊規律

（1）相比殼體建筑結構，網架結構受熱均勻，多發生整體坍塌事故。

（2）網架結構的大跨度建筑因面積較大、施工條件較好、廠房內分隔容易，一般為多功用生產、辦公綜合用地，火勢成長條件較好、坍塌速度較快。

（3）網架結構物體多用鋼混結構圍墻，因此，屋頂坍塌是建筑物坍塌多發區域。

3 網架結構大跨度建筑火災坍塌的預防措施

3.1 智慧消防系統建立

智慧消防系統是利用概率算法，對不同形式的工廠的火災事故發生和建筑坍塌的概率進行評估，從而準確了解到火災出現的風險點，因計算過程和使用過程都能體現出現代化科技智能特點，故命名為智慧消防系統。從單位管理來看，大多數網架結構大跨度建筑存在私搭亂建的現象和問題，如不能及時發現和管控，就會影響火災發生的概率和施救的難度。因此，急需構建智慧消防系統，加強對企業生產的管理和監督。智慧消防系統可分為兩個部分，第一部分為民用配置，第二部分為公用配置，通常情況下，公用配置中又可分為監管系統和消防力量調用系統。該系統由社會企業創建，已在部分城市的公共消防領域使用，能夠及時發現企業內部存在的風險點，具有針對性的進行整頓和治理。

3.2 鋼體建筑結構升級

網架結構的大跨度建建筑通常使用鋼結構主體，火場升溫迅速，擁有極高的火災坍塌危險，必須適當調整建筑主體的結構。鋼體建筑結構優化升級，最簡單、最經濟的方式便是澆灌混凝土保護層。通過對鋼結構的支撐主體焊接鋼筋籠，再采用混凝土澆灌的方式，在鋼結構主體外側形成8 cm厚的保護層，能夠有效提升鋼結構主體的強度，提高主體耐熱性能。這種方法由于成本較貴，因此，只能對鋼結構的支柱、橫梁等重要構件進行保護。也可以在鋼構件表面涂耐火材料，在鋼結構表面形成7 mm以上的絕緣層，也可提升主體的耐火效果，但是成本比第一種方式更貴。

3.3 設立防火分區

網架結構的大跨度建筑由于內部空間大，建筑內部暢通和可燃物多，火勢蔓延速度易快，形成立體燃燒。而在火災發展過程中，火勢大小主要與氣流、氧氣含量、可燃物質量有關，其中氣流是其前進的助力，火勢的前進方向通常為可燃物的排布方向。因此，在網架結構大跨度建筑中，建立科學的防火分區，將可燃物隔斷，盡量保持防火分區和可燃物倉庫的密閉，防止可燃物所在區域不形成空氣對流，可采用南窗高北窗低，或單開窗的室內設計形式，既不影響室內采光，又無法形成助力火勢增長的環境，從而有效抑制火種燃燒速度，降低內部的火勢。

4 結束語

由于建筑體的材料、結構和使用功能不同，火災坍塌事故的概率不同，日常監管形式也將日趨多樣化，各種高科技設備運用在火災預防當中，未來火災隱患的整治方向將更加智能化、科學化和數字化。

參考文獻

[1]陳澤林. 大跨度空間結構中的鋼網架結構設計問題研究[J]. 信息周刊， 2020（12）.

[2]盧艷萍. 大跨度大空間建筑火災撲救探究[J]. 黑龍江科技信息， 2015， 24（24）：24.

[定稿日期]2021-04-22

[作者簡介]楊柏桐（1990～），男，本科，助理工程師，主要從事防火監督工作。