Диссертация (1172936), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Поэтому одной из главных задач системыобеспечения пожарной безопасности здания в случае возникновения пожара являетсяпредотвращение выхода его наружу или ограничение перехода на смежные этажи.В качестве примера можно привести пожар, произошедший в 2018 году вжилом доме города Актюбинск. Пожар начался на 3 этаже здания (рисунок 1.6, а),пламя быстро перекинулось на следующий этаж, конусообразно распространяясьвверх.а)б)в)Рисунок 1.6 – Пожар в жилом доме г. Актюбинск (Республика Казахстан)19На формирование ветровых потоков, направленных вертикально иомывающихфасадздания,значительновлияетестественнаяконвекция,возникающая из-за градиента температуры окружающего воздуха и плоскостифасада,нагретогосолнечнойрадиацией,врезультатечеговозникаетконвективный тепловой поток, направленный вверх здания.Проведенные Ю.А. Табунщиковым [7] исследования позволили установитьзависимость между разницей температур окружающей среды, температуройфасада и высотой здания (рисунок 1.7).
На рисунке видно, что для здания высотой100 м при разнице температуры окружающей среды и поверхности фасада в 10°Сскорость вертикального конвективного потока составляет 3 м/с. По мнениюВысота, мавторов, данное значение является наиболее распространенным.Скорость восходящихпотоков, м/сРисунок 1.7 – Значения максимальных скоростей восходящих потокову наружной поверхности зданияОднако в существующих методиках строительного проектирования,учитывающих ветровые воздействия на здания [8], вертикальная составляющаяветра не учитывается. Исследованиям, связанным с влиянием атмосферы ишероховатости земли на скорость и направление ветра, посвящено много работкак зарубежных [9], так и российских ученых [10, 11].
Однако выводы,полученные в этих работах, свидетельствуют о незначительности измененияскорости и угла наклона воздушного потока с увеличением высоты. Так,например, на высоте 500 м скорость ветра составляет 9 м/с, а угол наклонаотносительно горизонтали 2°, относительно скорости ветра в 7 м/с, измеренной на2010 м от поверхности земли [9]. В связи с этим в строительном проектировании ипренебрегают вертикальной составляющей ветра.Принимая во внимание выводы, полученные в работе [1], и результатырасчетов [7] возможно предположить о том, что конвективные потоки,формируемые вдоль плоскости фасада высотных зданий, влияют на характерразвития пожара и способствуют его распространению по вертикали здания.Для предотвращения выхода пожара на фасад здания и ограничения егораспространения ограждающие конструкции фасада выполняют огнестойкимиили обеспечивают наличие специальных огнестойких барьеров, препятствующихпереходу пожара на смежные этажи.Предел огнестойкости светопрозрачных фасадов, в зависимости от степениогнестойкости и высотности здания устанавливается от Е15 до Е30 [12].
Дляобеспечения требуемых пределов огнестойкости светопрозрачные конструкциифасадов выполняют из огнестойких стеклопакетов и конструкций каркаса.Огнестойкость стеклопакетов обеспечивается за счет физико-химическихизменений заполнителя (геля), возникающих под влиянием высоких температур.При нагреве вода, содержащаяся в геле, начинает испаряться, в результате чегопроисходит увеличение его вязкости, помутнение и увеличение в объеме собразованием вспененной пористой структуры (рисунок 1.8). При увеличениипористости теплопроводность геля снижается, вследствие чего уменьшаетсятепловое воздействие на не обогреваемые слои стеклопакета и увеличивается егопредел огнестойкости.Рисунок 1.8 – Объемные изменения гелевой прослойки огнестойкого стеклопакета21Конструкция многослойных огнестойких стекол, химический составогнезащитного геля, его вязкость, текучесть и плотность могут отличаться взависимости от технологии производства.На сегодняшний день известны две технологии производства огнестойкихстеклопакетов: многослойная и гелезаливная.
В первом случае стеклопакетпредставляет конструкцию, состоящую из нескольких слоев стекла (толщиной 2–3 мм) и прослоек огнестойкого геля толщиной 1–2 мм. Огнестойкость стеклазависит от количества слоев (гель + стекло) (рисунок 1.9, а). Производителямиданного вида стеклопакетов являются в основном зарубежные компанииPilkington (Англия), AGС (Бельгия) и Glas Trösch (Швейцария).Второй способ изготовления огнестойких стеклопакетов основан нагелезаливной технологии. Стеклопакет состоит из двух закаленных стекол илифлоат-стекол как российского, так и зарубежного производства, широкаявнутренняя полость которых полностью заполнена огнестойким гелем. Пределогнестойкости данных стекол зависит от толщины слоя огнестойкого геля,заполняющего стеклопакет (рисунок 1.9, б). В России изготовление огнестойкихстеклопакетов осуществляется в основном по данной технологии, средиизвестных компаний такие как «Фототех», «ДВР-Центр», «Гласспром».E15–E90E15–E90а)б)Рисунок 1.9 – Типы огнестойких стеклопакетов: а) многослойные; б) гелезаливныеВ работе Зубковой Е.В.
[13] установлено, что гели, входящие в составогнестойкого стеклопакета, не устойчивы при попадании на них воды. К примеру,гель, входящий в состав огнестойких стекол марки AGC, вымывается подвоздействием воды, полностью теряя свои эксплуатационные свойства. Этот факт22необходимо учитывать при оценке совместной работы систем пожаротушения иводяного орошения фасадов.Огнестойкость светопрозрачной конструкции зависит не только отогнестойкости стеклопакета, в равной степени она будет зависеть и от элементовнесущих конструкций и их способности сопротивляться пожару.
Стандартныеалюминиевые профильные системы, применяемые в ограждающих конструкцияхзданий, имеют низкий предел огнестойкости R5–R10 [5]. Применяемые в составеконструкций сплавы алюминия теряют прочность при нагреве до температуры200–250°С, а при температуре от 575 до 660°С переходят в расплавленноесостояние [14].В связи с этим в качестве несущего каркаса огнестойких светопрозрачныхограждающихконструкцийиспользуютсявосновномстальныеиликомбинированные профили, отличительной особенностью которых являетсяналичие специальных конструктивных решений, обеспечивающих устойчивостькаркаса фасада здания при пожаре (рисунок 1.10).Требуемый предел огнестойкости несущих элементов каркаса достигаетсяза счет заполнения центральных камер профилей различными термостойкими итермопоглощающими композициями, применением специального армирования,что придает дополнительную жесткость и необходимую огнестойкость.а)б)Рисунок 1.10 – Пример конструктивных решений производителей по повышению пределаогнестойкости профилей стоечно-ригельной системы: а) Гласспром; б) Schuco23Кроме стеклопакета и несущего каркаса для обеспечения необходимогопредела огнестойкости при изготовлении светопрозрачного фасада применяетсяфурнитура, изготавливаемая из материалов с активными и пассивнымипротивопожарными свойствами.
Например, термоплиты (материалы с химическисвязаннойводой,выделяющейсяподвлияниемвысокихтемператур);термореактивные уплотнительные ленты, расширяющиеся при нагревании изаполняющие пустоты; минераловатные плиты, асбестовое полотно и шнуры;внутренние усиливающие вставки, а также прижимные и крепежные элементы,изготавливаемые из стальных и других тугоплавких материалов.Эффективность разработанных технических решений по повышениюогнестойкости каркаса светопрозрачного фасада оценивается в ходе огневыхиспытаний в соответствии с установленными ГОСТ 30247 [15] методами.Стоит отметить, что применение огнестойких светопрозрачных фасадовзданийограничено.стеклопакетов,Связаноприменяемыхэтовсвысокойданныхстоимостьюфасадахпоогнестойкихсравнениюсосветопрозрачными фасадами, выполняемыми со светопрозрачным заполнениемненормируемогопределаогнестойкости.Нормативнымидокументамипопожарной безопасности [16] допускается замена огнестойкого светопрозрачногофасада здания на фасад, выполненный со светопрозрачными участкаминенормируемого предела огнестойкости, при условии наличия в местахпримыкания наружных стен к перекрытию глухого участка стены (междуэтажныйпояс) с пределом огнестойкости не менее предела огнестойкости перекрытия(EI45-60).Принцип защитного действия междуэтажного пояса основан на снижениимощности теплового воздействия на световой проем этажа, расположенного надэтажом пожара, до уровня, не превышающего значений, при которых наступитпотеря целостности стеклопакета.Требования к высоте междуэтажного пояса в разных странах отличаются,так, в США высота его должна составлять 0,914 м (3 фута), в Великобритании 1 м,в Австралии – 0,9 м, в Швеции, как и в России, – 1,2 м [17].24В работах [18, 19] зарубежных ученых установлено, что на вероятностьвыхода пламени на фасад здания влияет мощность очага пожара, а размерпламени, воздействующего на фасад, зависит от размеров оконного проема(соотношение высоты и длины окна).
Соответственно, для предотвращенияперехода пламени между смежными этажами необходимо регламентироватьразмеры оконных проемов. Очевидно, что данные исследования справедливытолько для фасадов зданий, выполненных из каменных материалов, так как припожаре площадь оконного проема остается неизменной, а высота пламени будетзависетьтолькоотмощностиочагапожара.Взданиях,имеющихсветопрозрачные фасады, выполненные в виде ленточного остекления, площадьпроема не ограничивается площадью одного окна, а увеличивается приразрушении соседних оконных заполнений, что не позволяет спрогнозироватьвысоту пламени и переход пожара на вышерасположенный этаж.Также установлено, что дополнительное влияние на высоту пламениоказывает конвективный воздушный поток, характерный для светопрозрачныхвысотных зданий, он представляет опасность, способствуя распространениюпожара по фасаду здания.Однако,какпоказываетпрактикастроительствавРоссии,припроектировании фасадов со светопрозрачным заполнением ненормируемогопредела огнестойкости не учитываются особенности развития пожара при выходепламени на фасад здания и не оцениваются особенности высотного строительстваифакторы,которыемогутспособствоватьпереходупожаранавышерасположенные этажи.
Главным образом учитывается лишь наличиемеждуэтажного пояса высотой 1,2 м. А в некоторых случаях допускаетсяуменьшение его высоты. Анализ доступных в сети Интернет протоколов огневыхиспытанийитехническихзаключенийпооценкепожарно-техническиххарактеристик междуэтажных поясов некоторых производителей показал [20–24],что существуют технические решения по изготовлению поясов высотой от 900 до1295 мм. Снижая высоту междуэтажного пояса, проектировщики применяюткомпенсирующие мероприятия, направленные на повышение устойчивости при25пожаре оконного заполнения, наиболее распространенным является применениеводяного орошения, что реализовано в некоторых зданиях Москва-Сити.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
