中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）
三、建筑主体结构的耐火稳定性
建筑倒塌是火灾造成的最严重的次生灾害之一，对承火灾扑救和抢险救援带来了极大的挑战，因此加强建筑主体防火措施，设计时须保证主体结构的耐火稳定性，以赢得足够的疏散时间，有效预防火灾中建筑倒塌事故的发生、最大限度的减少人员伤亡和财产损失，并使建筑物在火灾过后易于修复。已成为防火设计的一项重要工作。随着建筑设计层出不穷的创新，大面积的悬挑结构、大面积中庭、造型奇特的幕墙，传统的钢筋混凝土结构已无法完全满足现在建筑造型的需求，这就增加了大型建筑对钢结构的依赖。本章节主要从钢结构的耐火分析。 (一)钢结构在火灾中的失效分析
虽然钢结构的整体性和稳定性都很好，具有重量轻,、材质均匀、制作安装机械化程度高、安装施工简便的特点，但其耐火性较差。随着温度的不断升高，钢材的抗拉和承重等性能则会急剧下降，当温度达到450℃至650℃时钢结构就会失去承载能力，发生变形，钢柱、钢梁弯曲，不能继续使用。一般情况下，钢结构在没有防火措施的情况下其耐火极限时间只有15min左右。
由图3-1可见，随着温度的不断升高，钢材的抗拉强度fu、弹性模量E以及屈服强度fy的趋势总体是降低的，但在200℃以下时变化不大。当温度达到250摄氏度左右时，钢材的抗拉性能fu反倒会出现较明显的上升，但其弹性模量和屈服强度下降，这种现象叫“兰脆现象”。当温度超过300摄氏度时，钢材的抗拉强度、弹性模量及屈服强度都开始明显下降，而δ大幅上升，钢材产生徐变；当钢材温度超过摄氏400°时，钢材的fu和E都急剧下降；达600℃时，fy、fu和E均接近于零，其承载力几乎完全丧失。
图3-1 温度对钢材力学性能的影响
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当发生火灾后，热空气向构件传热主要是辐射、对流，而钢构件内部传热是热传导。随着温度的不断升高，钢材的热物理特性和力学性能发生变化，钢结构的承载能力下降，钢结构由于构件屈服或屈曲造成最终失效。所以，阻止或减缓构建的热传导是防止钢结构失效最直接有效的方式。 (二) 钢结构的防火方法
在凯德天府项目中，裙楼四层中庭的顶部及七层中庭地顶部均为钢梁加压型钢板结构，面积达到90，000余平米，四层中庭的钢结构为上层真冰溜冰场的承重结构，而七层的钢结构上部即为裙楼屋面，存在大量风机等机械设备及园林覆土植被，其下部直通一层商场公共区域，人流量非常大，故而商场内钢结构的防火尤为重要。
钢结构的防火方法有很多，但常用的有以下三种：
1.紧贴包裹法（图3-2a） :多采用防火涂料紧贴钢结构的外露表面进行喷涂，将钢构件包裹起来。
2空心包裹法（图3-2b）:采用石膏板、防火板、蛭石板、硅酸盖板、珍珠岩板将钢构件整体包裹起来。
3.实心包裹法图（3-2c）:采用砼将钢结构直接浇注在其中。
（a）紧贴包裹法 （b）空心包裹法 （c）实心包裹法
图3-2 钢结构的防火方法
就目前应用情况来看，防火涂料是最为流行，也是最为方便灵活的处理方式。 凯德天府项目的钢结构均采用防火涂料进行喷涂处理，当发生火灾时，防火涂料受热膨胀发泡，在涂料与钢材之间形成了碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体，延迟热量与钢材间的传递，阻止钢结构因温度升高而造成的强度下降。但需要注意的是，防火涂料的喷涂必须要达到规定厚度（大多在5mm左右），否则无法达到预期的放火效果。另外，根据多个项目钢结构施工过程发现，钢结构施工完毕后，因商场装修需要，常见在钢梁上进行焊接作业的情况，不仅影响了钢结构的稳定性，且由于焊接过程中钢梁受热，焊点附近的防火涂料常出现大面积的受热膨胀空鼓，受到外力时脱落的现象，完全失去了防火的作用。这就是实际施工中紧贴包裹法防火处理最大的问题，不仅需要在施工过程
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中加强质量控制，如能有更强附着性的材料或柔性防火材料则更好。
根据成都星辰国际大厦、信托大厦、凯德天府广场的设计情况看，都存在一个共同的问题，设计时都对钢结构的防火处理考虑周到，但整个结构底部布满的压型钢板却未作任何放火处理，因压型钢板在楼板上实际也起到较大承载楼板荷载的作用，故而其也应做防火处理，以使整体结构达到更加稳定的耐火效果。
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四、防火分区与安全通道的设置.
除了对主体结构本身的防火处理以延长耐火时间外，更为直接有效的措施就是通过结构分割对空间进行划分，形成许多独立的防火分区，以阻止火势的蔓延。
（一） 防火分区
防火分区是指通过各种防火分隔措施划分出的、能在一定时间内阻止火势向其他部位蔓延的局部区域，一般通过防火墙、防火卷帘、防火阀、防火门等设施达到设计需求。
防火墙是由不燃材料制成，直接设置在建筑物基础上或钢筋混凝土框架上，具有耐火性的墙。防火墙的耐火极限，目前《建规》规定是4小时，《高规》的规定为3小时；
防火门:是一种特制的，在一定的时间内，能耐火、隔热的门，根据其材料不同可分为钢制防火门、木质防火门、复合材料防火门三种。按耐火极限可分为甲级防火门（1.2h）、乙级防火门（0.9h）、丙级防火门（0.6h）。防火门通常作为防火分隔墙、楼梯间、管道井等部位的防火分隔措施。
防火卷帘，这种卷帘，在一定时间内能耐火。它通常用在设防火墙有困难的自动扶梯、中庭等开口部位，起隔火、隔热作用；
防火阀和排烟防火阀。防火阀安装在通风、空调系统的送风、回风管道上，平时处于开启状态，火灾时，当管道内气体温度达到70℃时关闭，在一定时间内能满足耐火要求，起隔烟阻火作用。排烟防火阀安装在排烟系统管道上，当管道内气体温度达到280℃时，自行关闭，起阻火隔烟作用。
这里我们重点说明一下防火卷帘门。在现代大型建筑，尤其是大型商业体，为了满足开敞大空间的视觉效果，通过传统的防火墙、防火门通常无法满足需求，防火卷帘门就有了其明显的优势。防火卷帘又分为气雾式钢质防火卷帘和无机复合双轨双帘。钢制卷帘外观虽整洁美观，但因其存在单体跨度小、高度低、时间久后会锈蚀，还需要单独的供水管道占用空间，故其已逐渐淘汰，被无机复合双轨双帘所取代。
而无机复合式卷帘门适应性则非常强，其帘面材料为硅酸铝毯及防辐射布组成的防火布，经过特殊处理，质地柔韧、耐腐蚀、抗潮湿；安装跨度大、高度高、形状多变；帘面薄，可提高空间利用率；重量轻，减轻了建筑物的负荷。
另外，它还具有耐火时间长，运行平稳、噪音低等特点。无机复合布质防火卷帘具有钢质防火卷帘的性能特点；可实现手动、电动，且控制箱可自带烟感、温感探测器独立工作或与消防控制中心联动，配低温熔断装置在火灾初期无人、无电的情况下可实现
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卷帘的自重下降关闭，阻止火势蔓延。
无机复合防火卷帘采用双层无机复合布而作帘面，耐火时间达4小时。该卷帘是以背火面温升为耐火极限判定条件的特级防火帘。同时省去了水幕系统，避免了喷淋水对设备的影响，因而大大降低了工程造价。
以成都市高新区凯德天府项目为例，在裙楼六层和七层结构上采用错层的方式，形成了巨大的中庭 ，单七层主中庭面积就达到了5000余平米，其中部分区域直接贯通至一层，显然其防火分区面积已超过规范要求：
由于本项目为商业综合体，对整体美观要求极高，传统的防火墙显然是无法满足要求的，故而建筑大面积采用了无机复合式卷帘门作为防火隔断措施，跨度最小的仅2米，最大的则达到了120多米，高度更是达到了10米，单樘防火卷帘的重量达到了近4吨，这样的超高超长卷帘在国内也十分罕见。
但这种卷帘也有其缺陷。首先，无机帘布虽防火性能优越，但帘布内的填充物硅酸铝无机棉吸水率极高，在施工过程中或安装完毕后一旦浸水，不仅重量成倍增加，增加
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