膜結構建筑防火安全技術初探(編輯修改稿)
2025-08-27 00:25 本頁面
【文章內容簡介】 氣，火災時則送進100%的新鮮空氣，送風強度很大，經測試，擴散的煙氣不會超過20%。第二步是蓄煙，即利用建筑物自身的大空間條件設計“儲煙倉”將煙氣蓄積，形成距地面有一定高度的無煙層（儲煙倉容積的確定要經過計算，太小則上升的煙羽流將迅速充滿空間，太大就會使周圍的冷空氣大量地混入熱氣羽流，煙霧顆粒和有毒氣體的溫度和濃度則被降低而失去浮力。）；第三是排煙。國外研究機構通過計算機模擬證明：如果一個煙控系統(tǒng)設計適當，可以防止煙在30～45min內聚集在距地面3～4ｍ處。這段時間對于人員疏散是極其寶貴的，同時也給滅火創(chuàng)造了有利條件。 膜空間的排煙設計 在膜空間中進行機械排煙應達到以下目的：①確保人員安全。在火區(qū)內部通過機械排煙，保證人員通行高度以下空間不受煙氣污染；②減少財產損失。必要時應按受保護物品的高度控制無煙層高度；③阻止煙氣擴散。將煙控制在防煙幕布內，阻止其向鄰近防煙分區(qū)蔓延；④協(xié)助火災撲救。通過排煙提高能見度和降低煙氣溫度將有助于消防人員接近火區(qū)撲救?，F(xiàn)行建筑排煙量通常按照《高層民用建筑防火設計規(guī)范（GB5004595）》提供的換氣次數(shù)來確定。即中庭空間體積17000立方米時，其排煙量按其體積的6次/h換氣計算，中庭空間體積17000立方米時，其排煙量則按其體積的4次/h計算，實驗和計算機表明這種方法并不嚴密，并沒有考慮到建筑空間的差異和火災強度因素的影響。針對膜結構這種超大空間建筑物，我們結合國外先進的研究成果提出以下設計方法。一個設計良好的排煙系統(tǒng)應能及時排除煙氣，在一定時間內提供適當?shù)臒o煙氣污染層高度。所以確定排煙量時應考慮下列因素：● 確定火災強度和火場大??；● 確定煙層高度；● 計算煙氣上升過程中吸卷入的空氣量；（煙氣量+吸卷入的空氣量=排風量）● 驗算由防煙幕布構成的“儲煙倉”的深度和面積是否能夠承接煙氣；● 確定排風口部位位置、大??；● 分析其他可能影響排煙效果的因素。 圖三、火區(qū)示意圖 ① 煙氣質量流量文獻[1]給出了計算火災時煙氣流量的公式，此公式的有效性同時被實驗[2]所證實； (1)式中Mf：從火區(qū)進入煙氣層的煙氣質量流量Kg/s；P:火場的周長m。Y:煙氣底部層距地高度（即無煙層高度）m；（見圖三）?？梢姡艧熈颗c火場的大小和無煙清潔層有關，清潔層越高煙氣在上升的過程中卷吸入的空氣量就越大，相應的排煙量也越大。（圖四）表示了在兩種典型火區(qū)范圍內排煙量與無煙層高度的關系。 圖四、排煙量與無煙層高度的關系 ② 煙氣的容積流量在機械排煙系統(tǒng)的設計中，人門往往較多地關注煙氣的體積流量，由此選擇排煙風機型號。煙氣的容積流量可通過下式計算： (2)式中Mf：從火區(qū)進入煙氣層的煙氣質量流量Kg/s,由式（1）求得；：；：排出煙氣絕對溫度K；：環(huán)境絕對溫度K。③ 排煙溫度 在忽略了煙火的輻射散熱、噴淋和其它冷卻因素后，煙氣的溫升可由下式求得： (3)其中 Q：火災的熱流量（火災強度） KW?！?T:煙氣溫升，△T= T c T 0 ，K ；Mf：煙氣質量流量Kg/s。即 (4) 圖五、無煙層高度和排煙溫度的關系 值得注意的是，在機械排煙系統(tǒng)的管道中通常設有防火閥門，當煙氣溫度達到280℃時自動關閉。為了防止機械排煙系統(tǒng)未有效排煙便停止運轉，只要使膜空間內無煙層高度控制在5米以上，就可解決這一問題。④ 火災強度和火場大小的確定 上述排煙系統(tǒng)的設計方法，與火災發(fā)熱量和火場大小有密切的關系。事實上，由于火災本身的不確定性，確定Mf和P并無統(tǒng)一的尺度?；饎菰綇?，排煙量就越大。英國的研究報告根據統(tǒng)計數(shù)據推斷了展覽樓中最可能的火災強度為5MW，火場尺寸為3m3m，高危場合可以區(qū)10m10m。所以我們得出結論，在給膜建筑配置風機和確定排煙量時，要能夠使膜空間內在火災時產生具有一定高度的無煙層，滿足疏散和排煙溫度的要求。另外，要校核防煙幕布在火災中下降后距地面的高度，以確保儲煙倉的容積。 建筑構造處理相對于混凝土建筑和鋼結構建筑來說，膜結構建筑在形式上是新穎的。這也就使人們對它的防火安全性更加關心?，F(xiàn)在比較流行和成熟的結構做法是張拉整體(tensegrity)跨結構設計，由索網與膜相結合總體構成整體穹頂。常用的膜材包括：（1）PTFE膜材（特氟龍膜），由聚四氟乙烯（PTFE）； （2）PVC膜材，由聚氯乙烯（PVC）涂層和聚脂纖維基層復合而成； （3）加面層的PVC膜材表面涂覆聚偏氟乙烯或聚氯乙烯。膜材的防火性能（表一）纖維種類膜材料防火性能玻璃纖維四氟化乙烯樹脂不燃材料（
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