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      談大跨度大空間建筑設計特點

      2017-05-08 19:03:41張鳳海
      大陸橋視野·下 2016年9期
      關(guān)鍵詞:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)大跨度鋼結(jié)構(gòu)

      張鳳海

      【摘 要】隨著建筑技術(shù)的不斷進步,經(jīng)濟社會的全面發(fā)展,新的建筑結(jié)構(gòu)形式不斷產(chǎn)生,近年來,大跨度大空間結(jié)構(gòu)成了大型企業(yè)廠房的主要結(jié)構(gòu)形式。由于這種建筑形式具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、跨度大、外觀漂亮、內(nèi)部空間大、內(nèi)部自由度大,特別是投資少且投資周期短等優(yōu)點,越來越受到投資者的青睞。但這種建筑在消防方面,特別是在火災撲救方面存在許多難點,一旦發(fā)生火災,極易造成大面積燃燒和重大財產(chǎn)損失。大跨度大空間建筑在增多,其功能和結(jié)構(gòu)也越來越復雜,新情況,新問題,越來越多,這就要求我們對大跨度大空間建筑特點及火災撲救對策的不斷研討,它是繼七類災害事故滅火救援預案之后出現(xiàn)的又一個新課題。

      【關(guān)鍵詞】大跨度;大空間;鋼結(jié)構(gòu);鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);建筑

      隨著建筑技術(shù)和經(jīng)濟的快速發(fā)展,新的建筑結(jié)構(gòu)形式不斷產(chǎn)生,近年來,大跨度大空間結(jié)構(gòu)成了大型企業(yè)廠房的主要結(jié)構(gòu)形式。由于這種建筑形式具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、跨度大、外觀漂亮、內(nèi)部空間大、內(nèi)部自由度大,特別是投資少且投資周期短等優(yōu)點,越來越受到投資者的青睞。但這種建筑在消防方面,特別是在火災撲救方面存在許多難點,一旦發(fā)生火災,極易造成大面積燃燒和重大財產(chǎn)損失?;馂牡陌l(fā)生,不但給國家造成了巨大損失,而且在社會上造成了極大的影響。因此,對大跨度大空間建筑特點及火災撲救對策的研討,是繼七類災害事故滅火救援預案之后出現(xiàn)的又一個新課題。

      一、大跨度大空間建筑的概念與分類

      (一)大跨度大空間建筑的定義。大跨度大空間建筑是指主要由柱、梁、板、外墻四部分組成,梁和柱是建筑物的主要承重構(gòu)件,所有承重墻(柱)之間單跨寬度60米以上或單個防火分區(qū)5000平方米以上,而且凈空高度8米以上的建筑。

      (二)大跨度大空間建筑的分類。大跨度大空間建筑,根據(jù)建筑物的用途可分為:民用建筑和工業(yè)建筑;根據(jù)建筑物的材料可分為:鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、柱都是鋼筋混凝土預制件,造價比其它建筑要低,比鋼結(jié)構(gòu)要高;鋼結(jié)構(gòu)的梁、柱的材料都是鋼材,一般為大型工字輕鋼,鋼材的受壓性能較差;混合結(jié)構(gòu)的承重柱是鋼筋混凝土預制件,橫梁為鋼材,可承受輕質(zhì)屋蓋結(jié)構(gòu),其跨度比鋼筋混凝土梁大。

      二、大跨度大空間建筑的基本特點

      (一)施工要求簡單,成本低、工期短。大跨度大空間建筑的主要特點是:自重輕、基礎造價底、適用于軟弱地基、安裝容易、施工速度快、周期短、投資回收快、工廠制作程度高、施工污染環(huán)境少、抗震性好。大跨度大空間建筑多為單層(或帶夾層)建筑,以輕鋼柱子、梁或鋼筋混凝土柱子為主要承重主體,其在建筑施工過程中的要求遠低于其他類型的建筑,而且它的構(gòu)件自重輕、耐地震力效果好、可大批量預制加工,所以,整體預算成本相對較低,施工快捷,工期短,對于企事業(yè)單位而言,出效益也相當快。

      (二)建筑跨度長,空間大。為適應使用功能多樣化的需要,往往決定了大跨度大空間建筑的長度、寬度和高度均比較大。單層(或帶夾層)框架結(jié)構(gòu)廠房長度大多在100米以上,甚至達到200多米,建筑物的寬度一般都在50米—100米,高度為6—15米,廠房面積從幾千到幾萬平方米,甚至達到十萬平方米以上。大跨度大空間建筑的建筑基本上不設悶頂,上下連通,形成了一個較大的內(nèi)部空間,這種大跨度、大空間的建筑特點給初期火災的蔓延和擴大提供了極為有利的條件。

      (三)可燃物質(zhì)多,功能齊、密度高。大跨度大空間建筑多適用于二、三類產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn),而生產(chǎn)使用的原材料如紡織化纖、橡膠制品、塑料制品、木材紙張、汽車、摩托車等均為可燃或易燃物品,而且廠房內(nèi)往往不是一條單一的生產(chǎn)線,有可能是多條甚至是整條流水線在同時作業(yè),這就使內(nèi)部存放的物品種類很多,從原材料到半成品、成品一應俱全,無形中增加了內(nèi)部可燃物的密度。而且大部分單位為了有效利用空間和便于管理,往往將臨時倉庫也設在廠房內(nèi),出口通道往往不足或被占用,大大增加了火災撲救難度和人員及時的疏散。

      (四)地處偏僻,水源缺乏。大跨度大空間建筑受自身占地面積大這一特點的限制,一般都建在城郊或是較為偏僻的工業(yè)園區(qū),而該類地段的設計規(guī)劃往往起步緩慢,配套設施不完善,更有甚者象一些區(qū)域性由村、辦事處一級組建的工業(yè)園區(qū)根本沒有系統(tǒng)的規(guī)劃,其中尤為突出的一點就是框架結(jié)構(gòu)內(nèi)無消防設施、給水系統(tǒng)不完善,附近無消防水源。即使設有給水系統(tǒng),但多數(shù)的是非環(huán)狀管網(wǎng),一旦遇上大面積燃燒火勢滅火場面,水源就成了一個很難解決的大問題。

      (五)起步晚,機制落后。大跨度大空間建筑廠房是近年來才普遍興建的建筑新的形式,目前,國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的設計和施工規(guī)范,消防法規(guī)、監(jiān)督規(guī)范也沒有對大跨度大空間建筑作具體的規(guī)定,導致大量、大跨度、大空間建筑設計和施工存在許多先天不足。再加上企業(yè)在實際工程操作中,為了盡快創(chuàng)造高利潤、高效益,存在著先施工后申報、項目更改未重報、未通過驗收便投入使用、管理不到位等一系列不正常的現(xiàn)象,這也正是促成火災事故頻發(fā)的主要原因。

      三、大跨度大空間建筑的鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混泥土結(jié)構(gòu)火災特點及規(guī)律區(qū)別

      (一)輕鋼結(jié)構(gòu)承載能力隨溫度的升高而逐漸降低,不會因燃燒而突然斷裂,當用水進行冷卻時,輕鋼柱、梁的承載力可重新恢復。而混凝土結(jié)構(gòu)被火燒后,結(jié)構(gòu)的機械強度受到破壞,承重能力減弱,加之外部射水后不但增加了荷載,而且短時間內(nèi)混凝土強度因分解產(chǎn)物吸水膨脹等作用而進一步降低,可能發(fā)生突然斷裂、倒塌現(xiàn)象。這是鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)在水冷卻后的主要區(qū)別。

      (二)鋼結(jié)構(gòu),頂部梁與梁之間一般相互連接;而鋼筋混泥土結(jié)構(gòu),每跨的梁一般分別擱在柱子頂部的,跨與跨之間的梁一般不相互連接。鋼框架柱,當溫度在200℃以內(nèi)時,鋼材的強度基本不變,溫度在250℃以內(nèi)時強度還有局部性的提高,但超過300℃以后,鋼材的強度開始顯著下降,當溫度達到500℃時,強度則下降一半,鋼開始熔化、扭曲,當溫度達到600℃時,其強度幾乎等于零,框架倒塌;鋼筋混泥土框架柱,受熱低于300℃時,溫度升高對柱子強度影響不大,甚至使強度增強,受熱高于300℃,混凝土產(chǎn)生脫水、龜裂、晶體破壞、體積膨脹等現(xiàn)象,當溫度達到600℃時,鋼筋混凝土構(gòu)件承載力受到影響,但不會倒塌,700℃—900℃混凝土中的CaCO3發(fā)生分解,燃燒900℃以上構(gòu)件產(chǎn)生倒塌。

      (三)鋼結(jié)構(gòu),一般不會在瞬間突然塌落,它會隨著鋼柱子的熔化和其它柱子的拉力影響而緩慢倒塌,但不會引起其它區(qū)域大面積的倒塌;鋼筋混泥土柱框架結(jié)構(gòu),在燃燒最猛烈的一跨內(nèi),梁及屋蓋會先倒塌,只要柱子不斷裂,其他跨一般不會倒塌。

      四、結(jié)束語

      隨著建筑技術(shù)的不斷進步,經(jīng)濟社會的全面發(fā)展,大跨度大空間建筑在逐漸增多,其功能和結(jié)構(gòu)也越來越復雜,新情況、新問題越來越多,我們必須不斷地探索和研究大跨度大空間建筑火災撲救的強有力、高效能的措施,以保障國家財產(chǎn)和人民的生命安全。

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