浅析网架大跨度建筑火灾坍塌规律及预防措施

【摘 要】近年来，网架结构大跨度建筑火灾坍塌事故率呈上升趋势，造成人员伤亡和重大财产损失。文章通过对历年网架结构大跨度建筑火灾归纳总结，寻找其火灾坍塌的一般规律和特殊规律，对钢结构主体、钢混结构主体等特性研究分析，并结合不同建筑主体的特点，提出有效的防火管理意见，旨在降低网架结构大跨度建筑的火灾事故发生概率。

【关键词】大跨度网架; 火灾坍塌; 预防措施

【中图分类号】TU998.12【文献标志码】A

随着经济社会的快速发展，网架大跨度建筑在企业厂房、仓储、商场为主的生产、生活中应用越来越多。建筑内人员高度集中、物资大量密集，原料和成品大多属可燃物，甚至是易燃易爆品、有毒化学品，火灾负荷大、燃烧发烟量大且有爆炸危险。一旦发生火灾，短时间内极易造成大面积的坍塌，人员伤亡大，财产损失重，社会关注度高。

1 网架结构大跨度建筑的性能

网架结构多为钢结构或钢混结构，很多企业为降低搭建成本，也使用墙体为钢混、屋顶为钢结构的厂房搭建形式。由于钢结构与钢混结构的耐热极限、使用条件、隔火效果不同，导致在火灾事件中坍塌形式多样、受损程度不一。

1.1 网架建筑的功能与性能

从建筑的使用功能和性能角度来看，火灾中网架结构大跨度建筑物坍塌事故多发生在仓房、车间中。用于生产的车间、厂房和仓库内部通常存放大量的生产原料、半成品和成品，建筑结构多采用钢架结构与钢筋混凝土结构，大量的易燃品和可燃品助推火灾火势，而钢架结构受热后强度变化剧烈，极易发生建筑物体坍塌事故。如2015年3月，浦东金龙鱼物流仓储中心发生大火，储物仓库在食用油助力下猛烈燃烧，使钢结构仓库变形坍塌。2020年1月，浙江金华永康一大跨度厂房发生火灾，建筑内存储大量锂电池组、塑料粒等，塑胶原料与生产产品剧烈燃烧，导致钢混厂房一侧迅速倒塌。

1.2 网架建筑的材料与结构

网架结构中，大跨度、大空间的生产建筑多以钢筋混凝土结构和钢结构为主，其次为钢混与钢结构并存的复合结构。钢混结构一般为承重墙、梁板。在复合结构中，钢结构主体首先坍塌，其次为钢混结构体。因钢结构主体的耐热极限为500 ℃左右，而钢混结构中混凝土能够对钢体形成保护作用，耐火性能较高。如广东LG电子有限公司厂房火灾，一层、二层使用钢筋混凝土机构，三层为钢结构，在火灾事故发生以后，三层钢结构主体发生坍塌，一层、二层钢混结构建筑保持性较强。很多钢结构建筑没有进行有效的防火技术处理;如马鞍山蒙牛乳业有限公司火灾事故，因冷库建材未达到二级耐火要求，导致钢结构主体受热快速坍塌。

2 网架结构大跨度建筑的坍塌规律

2.1 网架结构建筑火灾坍塌事故规律

从网架建筑的性能、材料、结构等分析，整体坍塌是网架结构大跨度建筑的主要坍塌方式。基于建筑材料耐火极限的限制，建筑材料本身的性能和强度变化明显，承载能力持续下降，导致建筑物体整体坍塌，如2013年1月，某公司由于仓房内部存在大量的可燃物品，火灾载荷过大，导致钢结构主体在高温作用下强度丧失，形成整体坍塌事故。同时，复合结构的厂房由于顶棚采用钢结构，屋顶受到火焰高温作用明显，致使钢结构主体失去支撑力，导致屋顶坍塌。单一楼层坍塌主要受到着火点的影响，最先起火的楼层受到的火焰温度最高，且容易造成屋顶塌陷，火焰进入更高楼层，导致建筑物体连续塌陷。

2.2 火灾事故下网架结构大跨度建筑坍塌规律

2.2.1 一般规律

（1）不同使用功能和性质的建筑物的着火条件不同，火灾助燃品和燃烧条件好的环境下，火灾强度高，扑救难度大，建筑物体的坍塌时间短，且容易发生整体坍塌事故。

（2）与钢混结构的建筑体相比，钢结构耐火极限较低，在同等释热率的条件下，钢结构建筑首先发生坍塌。

（3）着火点部位的火焰温度最高，如着火点位置采用钢结构，则建筑物坍塌的可能性更高。

2.2.2 特殊规律

（1）相比壳体建筑结构，网架结构受热均匀，多发生整体坍塌事故。

（2）网架结构的大跨度建筑因面积较大、施工条件较好、厂房内分隔容易，一般为多功用生产、办公综合用地，火势成长条件较好、坍塌速度较快。

（3）网架结构物体多用钢混结构围墙，因此，屋顶坍塌是建筑物坍塌多发区域。

3 网架结构大跨度建筑火灾坍塌的预防措施

3.1 智慧消防系统建立

智慧消防系统是利用概率算法，对不同形式的工厂的火灾事故发生和建筑坍塌的概率进行评估，从而准确了解到火灾出现的风险点，因计算过程和使用过程都能体现出现代化科技智能特点，故命名为智慧消防系统。从单位管理来看，大多数网架结构大跨度建筑存在私搭乱建的现象和问题，如不能及时发现和管控，就会影响火灾发生的概率和施救的难度。因此，急需构建智慧消防系统，加强对企业生产的管理和监督。智慧消防系统可分为两个部分，第一部分为民用配置，第二部分为公用配置，通常情况下，公用配置中又可分为监管系统和消防力量调用系统。该系统由社会企业创建，已在部分城市的公共消防领域使用，能够及时发现企业内部存在的风险点，具有针对性的进行整顿和治理。

3.2 钢体建筑结构升级

网架结构的大跨度建建筑通常使用钢结构主体，火场升温迅速，拥有极高的火灾坍塌危险，必须适当调整建筑主体的结构。钢体建筑结构优化升级，最简单、最经济的方式便是浇灌混凝土保护层。通过对钢结构的支撑主体焊接钢筋笼，再采用混凝土浇灌的方式，在钢结构主体外侧形成8 cm厚的保护层，能够有效提升钢结构主体的强度，提高主体耐热性能。这种方法由于成本较贵，因此，只能对钢结构的支柱、横梁等重要构件进行保护。也可以在钢构件表面涂耐火材料，在钢结构表面形成7 mm以上的绝缘层，也可提升主体的耐火效果，但是成本比第一种方式更贵。

3.3 设立防火分区

网架结构的大跨度建筑由于内部空间大，建筑内部畅通和可燃物多，火势蔓延速度易快，形成立体燃烧。而在火灾发展过程中，火势大小主要与气流、氧氣含量、可燃物质量有关，其中气流是其前进的助力，火势的前进方向通常为可燃物的排布方向。因此，在网架结构大跨度建筑中，建立科学的防火分区，将可燃物隔断，尽量保持防火分区和可燃物仓库的密闭，防止可燃物所在区域不形成空气对流，可采用南窗高北窗低，或单开窗的室内设计形式，既不影响室内采光，又无法形成助力火势增长的环境，从而有效抑制火种燃烧速度，降低内部的火势。

4 结束语

由于建筑体的材料、结构和使用功能不同，火灾坍塌事故的概率不同，日常监管形式也将日趋多样化，各种高科技设备运用在火灾预防当中，未来火灾隐患的整治方向将更加智能化、科学化和数字化。

参考文献

[1]陈泽林. 大跨度空间结构中的钢网架结构设计问题研究[J]. 信息周刊， 2020（12）.

[2]卢艳萍. 大跨度大空间建筑火灾扑救探究[J]. 黑龙江科技信息， 2015， 24（24）：24.

[定稿日期]2021-04-22

[作者简介]杨柏桐（1990～），男，本科，助理工程师，主要从事防火监督工作。