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我们的房子耐火吗?钢结构房屋如何防火?
2022-10-21 08:40:53水火无情,全世界每年因火灾造成的损失难以估量,有没有能抗火的房子呢?
避火罩可完美抗火,但仅存在于神话故事中。现实中受到建造成本、使用功能等因素的制约,房子耐火能力是有限度的,耐火合格的房子要满足以下3点要求。
1. 在火灾发生初期要保证人员能够安全撤离,逃生通道的设置是关键。逃生通道要简短通畅,不能太过曲折,否则在慌乱中很容易迷路,延长逃生时间。
此外,逃生通道还要有明确的路线指示、充足的照明,并能在火灾发生时阻断烟气窜入,保持通道良好的通行环境,这要靠消防设施发挥功效。
2017年6月22日发生的杭州保姆纵火案,由于起火点位于门口,阻断了通往室外的逃生路线,而且屋内排烟能力不足,导致室内人员无法撤离火场。
逃生通道是火灾下人员安全撤离的生命通道,需要时刻保持畅通,楼梯间堆积的杂物,会影响逃生时间。
2. 火灾持续期间,结构能够保持稳定不倒塌,为灭火工作提供必要的时间。如果房屋耐火性能太差,在救火过程中发生垮塌,会耽误灭火工作,甚至会发生人身伤害。
3. 火灾后要易于修复,修复费用和修复时间均可接受,否则社会、经济影响太大,无法实现人民群众对美好生活的向往。
要满足上述3点,需要承重构件具备相应的耐火能力。我国《建筑设计防火规范》将民用建筑的耐火等级分为四级,其中一级要求最高,对构件的耐火时间(小时)要求如下:
要满足上述要求,不同结构需要采取不同的措施。
1)钢结构。钢材自身不耐高温且极易导热,火烧到裸露的钢构件表面,热量会迅速传导到钢材内部,导致钢构件很快丧失承载能力。下图为裸露的钢结构在火灾作用下温度和强度变化规律。
从图中可以看出,裸露的钢结构在火灾发生后13分钟温度上升到538℃,强度降低为原来的61%;15分钟温度上升到609℃,强度降低为原来的43%;20分钟温度上升到724℃,强度降低为原来的18%,此时钢结构基本就倒塌了。
根据统计,从发生火灾到消防员赶到现场开始灭火需要15分钟,此时钢结构强度已降低到不足原来的一半,房屋处于危险状态。
要延长钢结构的耐火时间,需要在钢结构外部喷涂防火涂料或包上防火板,防火涂料和防火板厚度不同,钢结构的耐火时间也不同。
2)混凝土结构。与钢相比,混凝土不易导热(导热系数约是钢的1/60),火灾时升温缓慢,因此对内部钢筋形成了很好的耐火保护。我国规范对梁、板、柱、承重墙的钢筋保护层厚度做了相应的规定,保护层除了可保护钢筋免受腐蚀外,还兼做钢筋的耐火保护,延长了耐火时间。因此,混凝土结构一般不需要额外的防火措施也可满足防火要求。
3)砖混结构。与混凝土类似,砖墙不易导热,耐火能力较强,一般不需要额外的防火措施。
4)木结构。天然木材不耐火,需要经特殊防火处理才可作为建筑承重材料,此外还需要采取覆盖防火板、表面抹灰等措施满足防火要求。
房屋发生过火灾,不仅结构表面有烟熏火燎的颜色,影响美观,严重的火灾还会影响结构安全,在继续使用前需要做安全评估。
评估时首先要考虑火灾对不同材料性能的影响。总体来说,火灾对各种材料都有不利的影响(强度或者延展性),而且火灾时间持续越久,材料性能损失越大。
此外,用水灭火会导致材料表面温度骤降,除了热胀冷缩引发裂缝外,材料自身的性能会损失更严重。具体来说,火灾对材料性能的影响如下:
对于钢结构,火灾除了影响材料性能,还会导致整个结构内力分布发生重大调整。总的调整规律是荷载从受力大的构件向受力小的构件转移,实现了“削峰平谷”,有点像《道德经》里说的防火板厚度,天之道,损有余而补不足。
这是由于火灾期间钢材会变软,受力大的钢构件变形更大,随着变形的发展,将部分荷载卸向其他构件。如下图所示,原本仅中间柱子承载,两侧柱子不受力防火板厚度,火灾发生时钢柱变软,中间柱子被“压扁”,变为三根柱子共同承载。
因此,钢结构经历火灾后,受力状态与原设计会大相径庭,新的受力状态是否仍能保证安全,需要详细评估。另外火灾后钢结构变脆,会影响结构的抗震性能。
混凝土结构和砖混结构,火灾前后各个构件内力调整较小,火灾后的实际受力状态与原设计基本相符。但需要重点关注预制楼板,火灾后钢筋强度剧烈下降,需核算承载力能否满足要求。
木结构经过火灾后,除了表面烧黑的构件需要替换外,表面完好的构件也像是受到了七伤拳的攻击,表面完好,内部强度大幅降低,需要重新评估其安全性。
对于我们普通住户,很难改变房子自身的耐火性能,但我们可以有更好的防火措施,例如家中常常断舍离,减少无用物品堆放,从而减少火源;另外家里常备灭火器,至少厨房和客厅各一把,一旦出现火患,迅速消灭于萌芽。最后提醒大家,一旦火势失控,要第一时间撤离,按照逃生指示牌指示到达安全地带,千万别舍命不舍财,耽误宝贵的撤离时间。
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