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彩鋼板建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及預(yù)防措施

文檔作者：孫忠強(qiáng) 蔣仲安張金鋒文檔來源： 1．北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院 2．河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年12月07日
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四川建筑科學(xué)研究
Sichuan Building Science
第38卷第4期
2012年8月
彩鋼板建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及預(yù)防措施
孫忠強(qiáng) ，蔣仲安 ，張金鋒
(1．北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；
2．河北科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018)
摘要：隨著國家建筑節(jié)能政策的提出，彩鋼復(fù)合建筑板得到了迅猛發(fā)展。但由于彩鋼板本身質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的不統(tǒng)一，
搭建完成后管理不規(guī)范以及人為火災(zāi)因素等多種原因，造成彩鋼板結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)事故頻發(fā)。針對(duì)當(dāng)前建筑火災(zāi)事
故頻發(fā)的現(xiàn)狀，通過對(duì)彩鋼板的涂料成分、基本性質(zhì)、消防安全性能以及消防安全管理等諸多方面進(jìn)行分析探討，
闡述了聚苯乙烯夾芯彩鋼板建筑物的火災(zāi)的特點(diǎn)及蔓延規(guī)律，并提出了有針對(duì)性的火災(zāi)預(yù)防對(duì)策，借此減少和消
除日趨嚴(yán)重的彩鋼板建筑火災(zāi)事故，保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。
關(guān)鍵詞：彩鋼板；火災(zāi)危險(xiǎn)性；消防；建筑火災(zāi)
中圖分類號(hào)：TU392．4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1008—1933(2012)04—066一o3
O 引 言
隨著我國科技進(jìn)步和國家節(jié)能減排政策的提
出，彩鋼板作為一種新型節(jié)能建筑材料且具有成本
低、輕質(zhì)高強(qiáng)、美觀耐用、抗震性好、建設(shè)周期短等優(yōu)
勢(shì)被廣泛應(yīng)用于各類建筑結(jié)構(gòu)中 引。目前，這種板
材在我國占領(lǐng)了很大的市場(chǎng)份額，在未來幾年甚至
更長的時(shí)間里，將會(huì)得到更多更廣泛的應(yīng)用H J。但
同時(shí)，該種材料建筑卻暴露出來了諸多火災(zāi)安全隱
患，一旦發(fā)生火災(zāi)事故，會(huì)由于其蔓延速度快、燃燒
產(chǎn)物中含有大量對(duì)人體有害的氣體、保溫材料夾在
金屬材料中間撲救比較困難等原因，很容易造成火
燒連營和群死群傷事故，因此，愈來愈多的引起了社
會(huì)各界的高度重視。根據(jù)以上狀況，有必要對(duì)彩鋼
板結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性進(jìn)行分析探討，進(jìn)而提出
有效的預(yù)防控制措施，減少和消除日趨嚴(yán)重的彩鋼
板建筑火災(zāi)事故。
1 彩鋼夾芯復(fù)合板的成分及燃燒特
性
彩鋼板夾芯復(fù)合板是一種以彩鋼板為面層，以
保溫隔熱材料為芯材，采用專門粘結(jié)劑和專門工藝
技術(shù)復(fù)合而制成的板材。夾芯板材采用的夾芯材料
品種主要有聚苯乙烯(ps)、聚胺酯(PU)、酚醛塑料
(PF)、PVC等l-5]。據(jù)調(diào)查，目前大部分彩鋼板建筑
多使用彩鋼泡沫夾芯板(EPS)，夾層中的泡沫板主
收稿日期：2011-03-07
作者簡介：孫忠強(qiáng)(1980一)，男，河北唐山人，講師，北京科技大學(xué)在
讀博士，主要從事安全工程方面的科研與教學(xué)工作。
基金項(xiàng)目：河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(E2009000716)
E —mail：sunzhongqiang80@ 126．tom
要是由聚苯乙烯發(fā)泡而成。發(fā)泡聚苯乙烯又稱可發(fā)
性聚苯乙烯，是由苯乙烯懸浮聚合，再加入發(fā)泡劑而
制得。
聚苯乙烯的熔點(diǎn)為240℃ ；閃點(diǎn)為360oc；自燃
點(diǎn)為495℃-6 J。EPS(聚苯乙烯)芯材燃燒時(shí)，會(huì)產(chǎn)
生黃橙色火焰和大量黑煙碳束，生成大量毒性較高
的煙氣。在外在火源的烘烤下，當(dāng)溫度達(dá)到24O℃
時(shí)，發(fā)泡聚苯乙烯熔化，但溫度繼續(xù)升高到360oC
時(shí)，熔化的聚苯乙烯開始燃燒；燃燒時(shí)，溫度較高且
產(chǎn)生大量的黑煙，成分主要為一氧化碳和二氧化碳
且有刺激性的氣味，長時(shí)間吸人會(huì)導(dǎo)致人員昏迷致
死；如果是大面積彩鋼板建筑燃燒，發(fā)泡聚苯乙烯在
高溫的烘烤下繼續(xù)熔化，溫度達(dá)到360％時(shí)，就會(huì)繼
續(xù)燃燒，如此重復(fù)，就會(huì)形成大面積的熔化聚苯乙
烯，也就形成了大面積流淌火。但如果燃燒的溫度
達(dá)不到360~C時(shí)，熔化的聚苯乙烯就會(huì)形成聚苯乙
烯小顆粒粘附在彩鋼板上，不會(huì)形成燃燒，但如果形
成小顆粒的聚苯乙烯達(dá)到了一定的溫度同樣也會(huì)燃
燒。大面積的彩鋼板建筑發(fā)生火災(zāi)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)如果風(fēng)
力超過三級(jí)，燃燒速度會(huì)隨著風(fēng)速的增大而增大，基
本上是火焰所到之處，發(fā)泡聚苯乙烯就會(huì)向里收縮、
軟化、熔化，當(dāng)外界溫度達(dá)到360~(2以上時(shí)就會(huì)燃
燒。因此，EPS(聚苯乙烯)芯材的燃燒性能較強(qiáng)，容
易引發(fā)火災(zāi)事故。
2 彩鋼板建筑火災(zāi)的主要特點(diǎn)
1)易燃物品多，蔓延速度快，煙火蔓延途徑
多Ⅲ 。因鋼結(jié)構(gòu)建筑空間跨度大，可燃物料多，一
旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)發(fā)展快，燃燒猛烈，極易形成大面
積火災(zāi)。
孫忠強(qiáng)，等：彩鋼板建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析及預(yù)防措施 67
2)易變形倒塌，造成群死群傷。彩鋼板建筑多
為大型廠房、庫房和場(chǎng)館、超市，這些場(chǎng)所設(shè)備、物
品、人員密集。在火災(zāi)情況下，高溫使夾心板的內(nèi)層
融化變形，失去承重能力，造成建筑倒塌。據(jù)理論計(jì)
算，在全負(fù)荷情況下，使鋼結(jié)構(gòu)失去平衡穩(wěn)定性的臨
界溫度為500℃左右。鋼結(jié)構(gòu)受熱膨脹，遇冷水后
急劇收縮，鋼材變脆。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，某一部件變形受
損，會(huì)破壞鋼構(gòu)件應(yīng)力關(guān)系。夾心板過火后只剩下
外層鐵皮，從而失去承載力導(dǎo)致塌落，容易造成群死
群傷。
3)芯材屬多孔泡沫材料，易發(fā)生陰燃和燃燒，
不容易探測(cè)和預(yù)防；受熱后易軟化熔融，流到面板外
面，形成流淌火；板面受熱易變形造成坍塌，導(dǎo)致人
員傷亡和消防人員無法展開內(nèi)攻和搜救；燃燒時(shí)產(chǎn)
生大量濃厚黑煙和毒氣，使內(nèi)部人員疏散困難，易造
成人員傷亡。
4)消防設(shè)施建設(shè)不全，水源缺乏。彩鋼板建筑
多為城鄉(xiāng)結(jié)合部以及臨時(shí)建筑，消防設(shè)施建設(shè)跟不
上，致使火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)供水困難。
3 彩鋼泡沫夾芯板著火原因分析
彩鋼板的燃燒特性決定了彩鋼板結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)
比其它建筑火災(zāi)有著更大的危險(xiǎn)性。分析彩鋼泡沫
夾芯板本身的結(jié)構(gòu)和材料特性可知如下。
1)從理論上講，彩鋼板結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)過鋼質(zhì)防火
涂料處理后，耐火極限可以達(dá)到二級(jí)耐火等級(jí)的要
求。但實(shí)際工程中，由于對(duì)鋼結(jié)構(gòu)涂防火涂料時(shí)，很
難保證每個(gè)點(diǎn)的防火涂料厚度都能達(dá)到要求且彩色
涂層鍍鋅鋼板剛性較弱，接近火源時(shí)極易扭曲變形，
與芯材脫接，使芯材失去保護(hù)，薄弱部位受到火燒，
該部位最先失去支撐能力，造成其他部位的應(yīng)力集
中，致使整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)遭到破壞。
2)EPS芯材燃燒性能較差，接近熱源或火源時(shí)
較易發(fā)生明火燃燒，在受火區(qū)表面產(chǎn)生火焰并快速
向芯材其它部位傳播，芯材則軟化、熔融、收縮和滴
落，在空中和地面形成流竄火和流淌火，同時(shí)釋放出
大量的熱量、黑煙和毒性氣體，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)極具危險(xiǎn)陛
且極難撲救(圖1)。
圖1 石家莊市某制藥廠彩鋼板建筑火災(zāi)事故
3)EPS芯材彩鋼板的安裝方式一般為板間直接
相連，受火后容易在兩板間形成一個(gè)空腔，產(chǎn)生煙囪
效應(yīng)和橫向蔓延，加速火焰的傳播和板材的塌陷。
4)夾芯板燃燒產(chǎn)物毒性大、熱量高，易造成火
燒連營和群死群傷的事故。
正如上述分析，聚苯乙烯泡沫塑料芯材燃燒時(shí)
分解出大量的對(duì)人體有害的毒性氣體、可燃?xì)怏w、
CO 和H 0及煙霧等，并產(chǎn)生大量的熱量；同時(shí)其
燃燒后的高溫熔融物，滴落到可燃物上，又會(huì)形成新
的起火點(diǎn)，從而導(dǎo)致火災(zāi)迅速蔓延，很容易造成火燒
連營和群死群傷事故。
根據(jù)火災(zāi)燃燒的充分必要條件，采用事故樹分
析 (rTA)的方法對(duì)彩鋼板建筑火災(zāi)進(jìn)行分析
(圖2，表1)。
圖2 彩鋼板建筑火災(zāi)事故樹
表1 圖2中符號(hào)的意義
68 四川建筑科學(xué)研究 第38卷
根據(jù)布爾代數(shù)計(jì)算最小割集為：
T=AB=X1 C( +G)
=X1X2( +D+ )( l4+ 15+ 16+日+，)
=X1X2( + + + + + + + 10+
l1+ 12+ l3)( 14+ 15+ 16+ "+ 18+
置 + )
由計(jì)算結(jié)果可以得到共77個(gè)最小割集，由于空
氣和可燃物的必然存在，使得導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的因子
大幅增加，因此，說明發(fā)生火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)非常之大。
用對(duì)偶樹法計(jì)算最小徑集為：
T=A +B =X1+X2+ X4? 13+ I4 15?
根據(jù)計(jì)算結(jié)果，共4個(gè)最小徑集。因此，要預(yù)防
控制火災(zāi)事故，應(yīng)從點(diǎn)火源和消防安全管理兩方面
采取措施。
4 對(duì)策措施
4．1 安全技術(shù)對(duì)策
1)治本的方法就是彩鋼板夾芯一律采用類似
巖棉的不燃材料。強(qiáng)化屬地政府職責(zé)，加強(qiáng)基礎(chǔ)消
防設(shè)施建設(shè)，嚴(yán)格控制彩鋼板建筑建設(shè)，完善審批程
序，從廠家生產(chǎn)審批、開工建設(shè)等源頭上控制，降低
不符合安全條件的彩鋼板建筑數(shù)量，引導(dǎo)和推廣使
用巖棉、玻璃絲棉夾心的耐火材料彩鋼板。
2)在施工中，無論何種連接方式，都應(yīng)對(duì)板間
連接、卡口、封口等做有效加固，包括焊接、螺釘連
接、鉚釘連接等，特別是做到板材與承重、支撐構(gòu)件
的連接。
3)對(duì)準(zhǔn)確探測(cè)火情的報(bào)警系統(tǒng)要嚴(yán)格管理，進(jìn)
一步完善和加強(qiáng)火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)。增設(shè)發(fā)熱、發(fā)光、發(fā)
聲以及煙塵、可燃體、特殊氣味的測(cè)敏儀并與消防中
心機(jī)聯(lián)接。在技術(shù)條件允許的情況下，應(yīng)該在重點(diǎn)
部位增設(shè)監(jiān)控系統(tǒng)。
4)根據(jù)設(shè)施設(shè)備及防火部位的性質(zhì)，合理使用
滅火劑，選用并配備與其相適應(yīng)的滅火器材。
5)要保持消防給水系統(tǒng)經(jīng)常處于戒備狀態(tài)，能
夠最便捷、最有效地供應(yīng)消防用水。
4．2 安全管理措施
1)落實(shí)單位安全生產(chǎn)責(zé)任制，指定消防責(zé)任
人。制定事故應(yīng)急救援預(yù)案，開展經(jīng)常性的滅火和
應(yīng)急疏散演練，加強(qiáng)消防安全管理。重要部位應(yīng)設(shè)
立警示標(biāo)志，加強(qiáng)員工尤其是管理人員的消防安全
培訓(xùn)，提高其消防素質(zhì)，并通過他們來進(jìn)一步地宣傳
消防安全知識(shí)，單位要建立義務(wù)消防隊(duì)組織，加強(qiáng)教
育培訓(xùn)，提高自防自救的能力。
2)加強(qiáng)用電安全管理。員工宿舍床與床之間
不用可燃紙殼、床單等圍擋，不得使用大功率電器、
電熱毯。嚴(yán)禁電線私拉亂接，對(duì)所有的用電要嚴(yán)格
把關(guān)，使之符合電氣線路安全的要求；要加強(qiáng)生產(chǎn)、
生活中動(dòng)用明火的管理，嚴(yán)格落實(shí)動(dòng)火證制度，科學(xué)
設(shè)計(jì)工藝流程，減少人為操作不慎，降低事故發(fā)生
率；建立健全安全檢查制度，設(shè)立安全員專門巡查消
防工作，隨時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除火險(xiǎn)隱患，確保安全。
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