被動防火系統(tǒng)
1.結(jié)構(gòu)耐火
建筑結(jié)構(gòu)是由若干基本構(gòu)件通過一定連接方式構(gòu)成的整體。在建筑結(jié)構(gòu)中，所有能使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力和變形的因素統(tǒng)稱為作用。除了直接以力的形式出現(xiàn)的作用會在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形外，其他作用，如溫度的變化、混凝土收縮、基礎(chǔ)不均勻沉降等也可在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生內(nèi)力和變形。直接以力的形式出現(xiàn)的作用稱為直接作用，即荷載。其他作用則稱為間接作用。一般，設(shè)計合理的建筑結(jié)構(gòu)能安全可靠地承受并傳遞各種荷載和間接作用。
但是，在進行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計時，不能僅考慮正常使用狀態(tài)下建筑結(jié)構(gòu)的荷載和間接作用，而同時應充分考慮非正常狀態(tài)的作用效應組合，如火災情況。這是因為火災產(chǎn)生的高溫會對建筑構(gòu)件帶來極大的破壞作用。下面以我國常用的建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料鋼筋混凝土為例進行說明。在高溫作用下，混凝土中各種水分迅速汽化，體積明顯膨脹，其強度和彈性模量隨溫度升高而降低。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋雖有混凝土保護，但在高溫下其強度仍然有所降低，以致在初應力下屈服而引起截面破壞。構(gòu)件破壞的程度取決于溫度升高的速率、最高溫度和火災作用持續(xù)的時間：當溫度低于500℃時，澆水冷卻的混凝土強度低于自然冷卻后的強度；而高于600℃時，澆水冷卻后的強度高于自然冷卻后的強度；在1400℃時，鋼筋進入液態(tài)，失去了抵抗荷載的能力。并且在火災時，鋼筋與混凝土間的粘結(jié)強度也隨溫度升高而呈下降趨勢。對于鋼筋混凝土超靜定結(jié)構(gòu)而言，構(gòu)件的熱膨脹會使相鄰構(gòu)件產(chǎn)生過大位移，從而危及相鄰構(gòu)件穩(wěn)定性和承載力。
因此，建筑結(jié)構(gòu)防火設(shè)計在建筑防火設(shè)計中的作用舉足輕重。從各國的規(guī)范來看，其具體規(guī)定內(nèi)容雖然不同，但其消防安全總目標卻大同小異，其中最重要的就是保護人的生命和財產(chǎn)安全。就保護人的生命安全而言，結(jié)構(gòu)防火在所有建筑類型中都是重要的。這是因為：
1）良好的結(jié)構(gòu)耐火性能能為人員的安全疏散提供寶貴的疏散時間，特別是在高層和大空間建筑中以及有行動受限人員的建筑內(nèi)，如醫(yī)院、老年人建筑、幼兒園等；
2）為消防隊員在建筑內(nèi)所有人員撤出后進入建筑內(nèi)實施滅火提供生命安全保證。
就保護財產(chǎn)安全而言，結(jié)構(gòu)防火的重要性更是不言而喻。在火災初級階段，盡管結(jié)構(gòu)耐火能力所起的作用不大，但如果初期火災沒有得到成功控制而使火災繼續(xù)增長，良好結(jié)構(gòu)耐火性能的作用明顯。在消防隊員實施滅火之前，結(jié)構(gòu)構(gòu)件可以有效地將火災控制在起火區(qū)域或某個防火分區(qū)內(nèi)，從而減少火災和煙氣對建筑內(nèi)的物品和建筑結(jié)構(gòu)所造成的破壞，同樣也可減少災后修復難度、費用和時間。建筑結(jié)構(gòu)性能化設(shè)計目標、功能目標和性能目標如下：
（1）設(shè)計目標。在火災作用下，建筑結(jié)構(gòu)應能在合理的消防投入基礎(chǔ)上，保持足夠的完整性能、隔熱性能或承載力或同時保持其中兩個或三個性能。
（2）功能目標
?、俳ㄖ?gòu)件能避免因其在火災中發(fā)生變形或破壞而導致建筑結(jié)構(gòu)的嚴重破壞或失去承載力；
?、诓粫驑?gòu)件的破壞而危及建筑內(nèi)部人員的疏散安全和滅火救援人員的安全；
?、郾苊饨Y(jié)構(gòu)在火災中因變形、垮塌而難以修復或影響重要功能的使用、減少災后結(jié)構(gòu)的修復費用和難度，縮短結(jié)構(gòu)功能的恢復期；
?、茴A防因構(gòu)件破壞而加劇火災或?qū)е禄馂穆又疗渌阑饏^(qū)域或相鄰建筑物。
3）性能要求
?。?）建筑構(gòu)件的耐火性能應與構(gòu)件的功能、建筑的功能與用途、建筑內(nèi)的預計火災荷載、火災強度及其持續(xù)時間、建筑高度與體量以及建筑內(nèi)外的消防設(shè)施相適應；
（2）建筑承重構(gòu)件在火災作用下，應具有足夠的承載力；
?。?）建筑分隔構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限在設(shè)計所需時間內(nèi)應能防止火災和煙氣的蔓延；
（4）建筑物中各構(gòu)件的耐火性能應具有合理的關(guān)系；
（5）建筑構(gòu)件在火災作用下的變形不應超過允許變形值；
?。?）建筑結(jié)構(gòu)所提供的安全水平應與現(xiàn)行國家標準的規(guī)定等效。
2.防火分區(qū)
我國現(xiàn)行的建筑防火技術(shù)體系中，雖然主動防火系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)不斷發(fā)展，其在建筑防火設(shè)計中的地位和作用也越來越重要，但以保證建筑物的耐火等級、劃分防火分區(qū)、限制可燃裝修裝飾材料的應用、保證安全疏散出口寬度及數(shù)量等為主要內(nèi)容的建筑物被動防火系統(tǒng)尚應居首要地位。良好的防火分區(qū)劃分和分隔構(gòu)件的耐火性能能有效地將火災控制在起火區(qū)域或某個防火分區(qū)內(nèi)，從而為建筑內(nèi)人員的安全疏散及消防隊員的救援和滅火行為提供寶貴的時間，為減少火災和煙氣對建筑內(nèi)容物和建筑結(jié)構(gòu)所造成的破壞、減少災后修復難度、費用和時間等提供條件。就我國目前的經(jīng)濟實力和公眾防火安全意識而言，做好被動防火系統(tǒng)是更有效、可靠和經(jīng)濟的防火途徑。
對于火災蔓延控制目標，主要利用火災發(fā)展分析工具，根據(jù)本建筑的使用功能和空間特性等，設(shè)定相應的火災場景，模擬煙氣的運動規(guī)律，計算煙氣層的溫度，并以此判斷所設(shè)計的防火隔離措施能否將火災控制在設(shè)定的防火區(qū)域內(nèi)。
火災的蔓延方式有火焰接觸、延燒、熱傳導、熱輻射等。當可燃物為離散布置時，熱輻射是一種促使火災在室內(nèi)及建筑物間蔓延的重要形式。當火災煙氣達到足夠的溫度時，其產(chǎn)生的熱輻射強度將會引燃周圍可燃物，從而導致火災的蔓延。消防性能化設(shè)計時一般通過模擬計算分析得到火源所在防火區(qū)域之外的其它防火區(qū)域的煙氣層最高溫度。如果煙氣層溫度高于設(shè)定的極限溫度，則認為火災將通過熱輻射在防火區(qū)域間進行蔓延；如果煙氣層溫度小于設(shè)定的極限溫度，可認為火災不會通過熱輻射在防火區(qū)域間進行蔓延。
根據(jù)相關(guān)試驗，可燃物品被引燃所需的最小熱流為10kW/m2。火災的輻射熱為10kW/m2時，約相當于煙氣層的溫度達到360℃～400℃時的狀態(tài)。因此一般將360℃作為火災在防火區(qū)域間蔓延的極限溫度，即煙氣層溫度大于該值時，火災將通過熱輻射在防火區(qū)域間進行蔓延；當煙氣層溫度小于該值時，可認為火災不會通過熱輻射的方式在防火區(qū)域間蔓延。防火分區(qū)性能化設(shè)計目標、功能目標和性能要求如下：
1）設(shè)計目標：防火分區(qū)劃分應能有效降低火災危害，可將火災的財產(chǎn)損失控制在可接受的范圍之內(nèi)。
2）功能目標：觀眾廳內(nèi)采取的防火隔斷措施，應能將建筑火災控制在設(shè)定的的防火空間內(nèi)，而不會經(jīng)水平方向和豎向向其他區(qū)域蔓延。
3）性能要求
?。?）防火分隔構(gòu)件的燃燒性能具有足夠的耐火極限，并滿足控制火災的要求；
?。?）著火空間內(nèi)不會發(fā)生轟燃；
?。?）火災可以控制在設(shè)定的防火區(qū)域內(nèi)；
?。?）火災不會發(fā)生連續(xù)蔓延；
（5）火災的可能過火面積與滿足規(guī)范要求的防火分區(qū)的過火面積基本相同；
?。?）滅火系統(tǒng)符合設(shè)計要求，可以有效控制火災蔓延；
?。?）排煙系統(tǒng)符合設(shè)計要求，可以有效排除煙氣和熱量。
3.防火間距
建筑發(fā)生火災時，火災除了在建筑內(nèi)部蔓延擴大外，還可能通過一定途徑向鄰近的建筑蔓延。為了防止火災在建筑之間蔓延，建筑之間保持適當?shù)木嚯x是一種有效措施。防火間距是指防止著火建筑的輻射熱在一定時間內(nèi)引燃相鄰建筑，且便于消防撲救的間隔距離。因此，防火間距一方面有助于防止火災在建筑之間蔓延，另一方面為火災撲救及建筑內(nèi)人員和物資的緊急疏散提供場地。
在實際確定建筑之間的防火間距時，不可能考慮上述所有因素。一般情況下，防火間距主要是根據(jù)建筑物的使用性質(zhì)、火災危險性及耐火等級來確定。建筑物的耐火等級越低，防火間距越大；建筑物的火災危險性越大，防火間距越大；建筑物撲救難度越大，防火間距越大。防火間距設(shè)置的基本原則是：
1）根據(jù)火災的輻射熱對相鄰建筑的影響，一般不考慮飛火、風速等因素。
2）保證消防撲救的需要。需根據(jù)建筑高度、消防車的型號尺寸，確定操作場地的大小。
3）在滿足防止火災蔓延及消防車作業(yè)需要的前提下，考慮節(jié)約用地。
建筑物間防火間距的設(shè)計目標、功能目標和性能要求如下：
1）設(shè)計目標 建筑與相鄰建筑、設(shè)施的防火間距應滿足安全要求。
2）功能目標
（1）防火間距應能有效防止建筑間的火災蔓延。
（2）建筑周圍應具有滿足消防車展開滅火救援的條件。
3）性能要求
?。?）建筑與相鄰建筑、設(shè)施之間的防火間距應根據(jù)建筑的耐火等級、外墻防火構(gòu)造以及相鄰外墻的防火措施、滅火救援以及設(shè)施性質(zhì)等因素進行確定。
?。?）工業(yè)與民用建筑與城市地下交通隧道、地下人行道及其他地下建筑之間應采取防止火災蔓延的有效措施。
（3）建筑周圍應設(shè)置消防車道或滿足消防車通行與停靠、折轉(zhuǎn)的平坦空地。消防車道的凈空高度和凈寬度以及地面承壓應滿足消防車通行的需要。
?。?）大型工業(yè)或民用建筑周圍應設(shè)置環(huán)形消防車道或其他滿足消防車滅火救援的場地。
?。?）供消防車停留和作業(yè)的道路與建筑物的距離應滿足消防展開和救援的要求。
