大跨度大空间建筑特点及火灾扑救对策

大跨度大空间建筑特点及火灾扑救对策

随着建筑技术及经济的发展，新的建筑结构形式不断产生，近年来，大跨度大空间结构成了大型企业厂房的主要结构形式。由于这种建筑形式具有结构简单、施工方便、跨度大、外观漂亮、内部空间大、内部自由度大，特别是投资少且投资周期短等许多优点，越来越受到投资者的青睐。但这种建筑在消防方面，特别是在火灾扑救方面存在许多难点，一旦发生火灾，极易造成大面积燃烧和重大财产损失。如2003年1月1日，台州市黄岩区三叶集团火灾，过火面积达到11300m2；2003年8月14日，中国（台州）飞跃集团二厂区家用缝纫机装配车间火灾，过火面积9618 m2；2007年9月16日，台州市玉环县骆氏企业火灾，烟熏面积约12000平方米，过火面积约7500平方米；2010年2月10日，浙江钱江摩托股份有限公司零配件仓库火灾，过火面积2000平方米。这些火灾的发生，不但给国家造成了巨大损失，而且在社会上造成了极大的影响。因此，对大跨度大空间建筑特点及火灾扑救对策的研讨，是继七类灾害事故灭火救援预案之后出现的又一新课题。台州支队结合近十年来全市发生的大跨度大空间建筑火灾，组织各中队就这一类型的建筑特点及火灾扑救对策进行了战例分析和探讨，现总结汇总供大家参考。

一、大跨度大空间建筑的概念与分类

（一）大跨度大空间建筑的定义。大跨度大空间建筑是指主要由柱、梁、板、外墙四部分组成，梁和柱是建筑物的主要承重构件，所有承重墙（柱）之

间单跨宽度60米以上或单个防火分区5000平方米以上且净空高度8米以上的建筑。

（二）大跨度大空间建筑的分类。大跨度大空间建筑，根据建筑物的用途可分为：民用建筑和工业建筑；根据建筑物的材料可分为：钢筋混凝土结构、钢结构和混合结构。钢筋混凝土结构的梁、柱都是钢筋混凝土预制件，造价比其它建筑要低，比钢结构要高；钢结构的梁、柱的材料都是钢材，一般为大型工字轻钢，钢材的受压性能较差；混合结构的承重柱是钢筋混凝土预制件，横梁为钢材，可承受轻质屋盖结构，其跨度比钢筋混凝土梁大。

二、大跨度大空间建筑的基本特点

（一）施工要求简单，成本低、工期短。大跨度大空间建筑的主要特点是：自重轻、基础造价底、适用于软弱地基、安装容易、施工速度快、周期短、投资回收快、工厂制作程度高、施工污染环境少、抗震性好。大跨度大空间建筑多为单层（或带夹层）建筑，以轻钢柱子、梁或钢筋混凝土柱子为主要承重主体，其在建筑施工过程中的要求远低于其他类型的建筑，而且它的构件自重轻、耐地震力效果好、可大批量预制加工，所以整体预算成本相对较低，施工快捷，工期短，对于企事业单位而言，出效益也相当快。

（二）建筑跨度长，空间大。为适应使用功能多样化的需要，往往决定了大跨度大空间建筑的长度、宽度和高度均比较大。单层（或带夹层）框架结构厂房长度大多在100米以上，甚至达到200多米，建筑物的宽度一般都在50米—100米，高度为6—15米，厂房面积从几千到几万平方米，甚至达到十万平

方米以上。大跨度大空间建筑的建筑基本上不设闷顶，上下连通，形成了一个较大的内部空间，这种大跨度、大空间的建筑特点给初期火灾的蔓延和扩大提供了极为有利的条件。

（三）可燃物质多，功能齐、密度高。大跨度大空间建筑多适用于二、三类产业的生产，而生产使用的原材料如纺织化纤、橡胶制品、塑料制品、木材纸张、汽车、摩托车等均为可燃或易燃物品，且厂房内往往不是一条单一的生产线，有可能是多条甚至是整条流水线作业，这就使内部存放的物品种类多，从原材料到半成品、成品一应俱全，无形中增加了内部可燃物密度。而且大部分单位为了有效利用空间和便于管理，往往将临时仓库也设在厂房内，出口通道往往不足或被占用，大大增加了火灾扑救难度和人员疏散。

（四）地处偏僻，水源缺乏。大跨度大空间建筑受自身占地面积大这一特点的限制，一般都建在城郊或是较为偏僻的工业园区，而此类地段的设计规划往往起步缓慢，配套设施不完善，更有甚者象一些区域性由村、办事处一级组建的工业园区根本没有系统的规划，其中尤为突出的一点就是框架结构内无消防设施、给水系统不完善，附近无消防水源。即使设有给水系统，但多数的是非环状管网，一旦遇上大面积的灭火战斗，水源就成了一个大问题。

（五）起步晚，机制落后。大跨度大空间建筑厂房是近年来才普遍兴建的建筑形式，目前，国内还没有统一的设计和施工规范，消防法规、监督规范没有对大跨度大空间建筑作具体的规定，导致大量大跨度大空间建筑设计和施工存在许多先天不足。再加上企业在实际工程操作中为了尽快出效益，存在着先

施工后申报、项目更改未重报、未通过验收便投入使用、管理不到位等一系列不正常现象，这也正是促成火灾事故频发的主要原因。

三、大跨度大空间建筑的火灾特点

（一）燃烧猛烈、火势蔓延迅速。大跨度大空间建筑的门和窗大部分时间是关闭的，客观的讲，一旦发生火灾，在初起阶段火势的蔓延速度是比较慢的，产生的燃烧产物也相对不多，但由于内部存放有大量的可燃、易燃物资，导致其耐火性能整体较低，在一段时间后，参与燃烧的物质开始增加，加上整体结构的大跨度、大空间，温度便以高于一般火灾的热对流形式0.5—3m/s的水平扩散速度急速传递，燃烧强度急剧增大，蔓延速度加快，很快进入猛烈阶段。另外，建筑物的顶棚、门窗等耐火性能都比较低，一旦火势突破至外围，大量新鲜空气进入后，会使火势蔓延速度加快。

（二）能见度低，毒气烟雾弥漫。火势的蔓延在很大程度上依赖于火灾产生的高温烟气的蔓延,烟气的流动扩散速度与烟气的温度和流动方向有关。烟气在水平方向的扩散流动速度较小,起火初期一般为0.1-0.3m/s,起火中期为0.5-0.8m/s。而烟气在垂直方向的扩散速度更快，一般为1-5m/s。大跨度大空间建筑内部可燃物多且室内空气流通不畅，而且没有相应的排烟设施，一旦发生火灾，燃烧物将释放出大量的烟雾，使得现场的能见度很低，而且产生的烟雾中含有一定比例的有毒成份，特别是生产原料为塑料、橡胶等产品时，烟雾中的有毒成份所占比例更高，这就给救援行动的展开带来一定的困难。

（三）空间过大，构件容易坍塌。由于大跨度大空间建筑一般采用大跨度结构，而现行的《建筑设计防火规范》对大跨度建筑的防火要求较宽，特别是在防火分区的划分上标准相对较低，厂房越造越大，现行规范存在“滞后”现象。再加上这种结构的厂房可变性较大，厂房在实际使用时企业往往变更了使用功能，降低了耐火等级，且为追求大空间和节约资金而忽视了必要的分隔，其防火分区大大超出了安全的要求。一旦发生火灾后，在火焰和高温的作用下，烟气和火势迅速蔓延至整个厂房，承重主体构件的承载能力快速下降，在厂房本身构件荷载的作用下，加速了承重结构的变形，短时间内出现倒塌现象。构件倒塌后，内部堆积和存放的物资会散乱，随之建筑内部会出现更大的空隙，内部阴燃火会一下子形成有焰燃烧，这样就会促使现场火势在短时间内更加猛烈地燃烧起来，给整个扑救工作增加无形的难度。

（四）情况复杂，战斗展开困难。大跨度大空间建筑占地面积大，工艺涉及面较为广泛，建筑物内部的使用功能多样化，有的企业更是从原材料到最终成品整条流水线作业，功能的复杂化决定了使用物资的多样化，这必然使得内部情况变得复杂，可燃、易燃材料，固态、液态和气态材料大量共存，一旦发生火灾后，不同的工段将会出现各种形式的燃烧现象，这就使得在战斗展开时要分别处理、逐个对待，选择得当的战斗模式和正确的灭火药剂，给整个现场的战斗指挥提出了很高的要求。如果厂房倒塌后，屋盖覆于燃烧物之上，使灭火剂无法到达火焰。

（五）面积超大，力量不足，供水艰难。一般大跨度大空间建筑的建筑面积都在几千平方米左右，规模较大的建筑面积都在一万平方米以上，如此大的