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彩鋼板建筑的火災危險性分析及預防措施

文檔作者：孫忠強蔣仲安張金鋒文檔來源： 1．北京科技大學土木與環境工程學院 2．河北科技大學環境科學與工程學院		點擊數：	更新時間： 2022年12月07日
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四川建筑科學研究
Sichuan Building Science
第38卷第4期
2012年8月
彩鋼板建筑的火災危險性分析及預防措施
孫忠強 ，蔣仲安 ，張金鋒
(1．北京科技大學土木與環境工程學院，北京100083；
2．河北科技大學環境科學與工程學院，河北石家莊050018)
摘要：隨著國家建筑節能政策的提出，彩鋼復合建筑板得到了迅猛發展。但由于彩鋼板本身質量標準的不統一，
搭建完成后管理不規范以及人為火災因素等多種原因，造成彩鋼板結構建筑火災事故頻發。針對當前建筑火災事
故頻發的現狀，通過對彩鋼板的涂料成分、基本性質、消防安全性能以及消防安全管理等諸多方面進行分析探討，
闡述了聚苯乙烯夾芯彩鋼板建筑物的火災的特點及蔓延規律，并提出了有針對性的火災預防對策，借此減少和消
除日趨嚴重的彩鋼板建筑火災事故，保障人民生命財產的安全。
關鍵詞：彩鋼板；火災危險性；消防；建筑火災
中圖分類號：TU392．4 文獻標識碼：B 文章編號：1008—1933(2012)04—066一o3
O 引 言
隨著我國科技進步和國家節能減排政策的提
出，彩鋼板作為一種新型節能建筑材料且具有成本
低、輕質高強、美觀耐用、抗震性好、建設周期短等優
勢被廣泛應用于各類建筑結構中 引。目前，這種板
材在我國占領了很大的市場份額，在未來幾年甚至
更長的時間里，將會得到更多更廣泛的應用H J。但
同時，該種材料建筑卻暴露出來了諸多火災安全隱
患，一旦發生火災事故，會由于其蔓延速度快、燃燒
產物中含有大量對人體有害的氣體、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
會各界的高度重視。根據以上狀況，有必要對彩鋼
板結構建筑的火災危險性進行分析探討，進而提出
有效的預防控制措施，減少和消除日趨嚴重的彩鋼
板建筑火災事故。
1 彩鋼夾芯復合板的成分及燃燒特
性
彩鋼板夾芯復合板是一種以彩鋼板為面層，以
保溫隔熱材料為芯材，采用專門粘結劑和專門工藝
技術復合而制成的板材。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]。據調查，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(1980一)，男，河北唐山人，講師，北京科技大學在
讀博士，主要從事安全工程方面的科研與教學工作。
基金項目：河北省自然科學基金資助項目(E2009000716)
E —mail：sunzhongqiang80@ 126．tom
要是由聚苯乙烯發泡而成。發泡聚苯乙烯又稱可發
性聚苯乙烯，是由苯乙烯懸浮聚合，再加入發泡劑而
制得。
聚苯乙烯的熔點為240℃ ；閃點為360oc；自燃
點為495℃-6 J。EPS(聚苯乙烯)芯材燃燒時，會產
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，當溫度達到24O℃
時，發泡聚苯乙烯熔化，但溫度繼續升高到360oC
時，熔化的聚苯乙烯開始燃燒；燃燒時，溫度較高且
產生大量的黑煙，成分主要為一氧化碳和二氧化碳
且有刺激性的氣味，長時間吸人會導致人員昏迷致
死；如果是大面積彩鋼板建筑燃燒，發泡聚苯乙烯在
高溫的烘烤下繼續熔化，溫度達到360％時，就會繼
續燃燒，如此重復，就會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
達不到360~C時，熔化的聚苯乙烯就會形成聚苯乙
烯小顆粒粘附在彩鋼板上，不會形成燃燒，但如果形
成小顆粒的聚苯乙烯達到了一定的溫度同樣也會燃
燒。大面積的彩鋼板建筑發生火災時，現場如果風
力超過三級，燃燒速度會隨著風速的增大而增大，基
本上是火焰所到之處，發泡聚苯乙烯就會向里收縮、
軟化、熔化，當外界溫度達到360~(2以上時就會燃
燒。因此，EPS(聚苯乙烯)芯材的燃燒性能較強，容
易引發火災事故。
2 彩鋼板建筑火災的主要特點
1)易燃物品多，蔓延速度快，煙火蔓延途徑
多Ⅲ 。因鋼結構建筑空間跨度大，可燃物料多，一
旦發生火災，火勢發展快，燃燒猛烈，極易形成大面
積火災。
孫忠強，等：彩鋼板建筑的火災危險性分析及預防措施 67
2)易變形倒塌，造成群死群傷。彩鋼板建筑多
為大型廠房、庫房和場館、超市，這些場所設備、物
品、人員密集。在火災情況下，高溫使夾心板的內層
融化變形，失去承重能力，造成建筑倒塌。據理論計
算，在全負荷情況下，使鋼結構失去平衡穩定性的臨
界溫度為500℃左右。鋼結構受熱膨脹，遇冷水后
急劇收縮，鋼材變脆。發生火災時，某一部件變形受
損，會破壞鋼構件應力關系。夾心板過火后只剩下
外層鐵皮，從而失去承載力導致塌落，容易造成群死
群傷。
3)芯材屬多孔泡沫材料，易發生陰燃和燃燒，
不容易探測和預防；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，導致人
員傷亡和消防人員無法展開內攻和搜救；燃燒時產
生大量濃厚黑煙和毒氣，使內部人員疏散困難，易造
成人員傷亡。
4)消防設施建設不全，水源缺乏。彩鋼板建筑
多為城鄉結合部以及臨時建筑，消防設施建設跟不
上，致使火災現場供水困難。
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構建筑火災
比其它建筑火災有著更大的危險性。分析彩鋼泡沫
夾芯板本身的結構和材料特性可知如下。
1)從理論上講，彩鋼板結構建筑經過鋼質防火
涂料處理后，耐火極限可以達到二級耐火等級的要
求。但實際工程中，由于對鋼結構涂防火涂料時，很
難保證每個點的防火涂料厚度都能達到要求且彩色
涂層鍍鋅鋼板剛性較弱，接近火源時極易扭曲變形，
與芯材脫接，使芯材失去保護，薄弱部位受到火燒，
該部位最先失去支撐能力，造成其他部位的應力集
中，致使整個建筑結構遭到破壞。
2)EPS芯材燃燒性能較差，接近熱源或火源時
較易發生明火燃燒，在受火區表面產生火焰并快速
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，同時釋放出
大量的熱量、黑煙和毒性氣體，導致現場極具危險陛
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空腔，產生煙囪
效應和橫向蔓延，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
分解出大量的對人體有害的毒性氣體、可燃氣體、
CO 和H 0及煙霧等，并產生大量的熱量；同時其
燃燒后的高溫熔融物，滴落到可燃物上，又會形成新
的起火點，從而導致火災迅速蔓延，很容易造成火燒
連營和群死群傷事故。
根據火災燃燒的充分必要條件，采用事故樹分
析 (rTA)的方法對彩鋼板建筑火災進行分析
(圖2，表1)。
圖2 彩鋼板建筑火災事故樹
表1 圖2中符號的意義
68 四川建筑科學研究 第38卷
根據布爾代數計算最小割集為：
T=AB=X1 C( +G)
=X1X2( +D+ )( l4+ 15+ 16+日+，)
=X1X2( + + + + + + + 10+
l1+ 12+ l3)( 14+ 15+ 16+ "+ 18+
置 + )
由計算結果可以得到共77個最小割集，由于空
氣和可燃物的必然存在，使得導致火災發生的因子
大幅增加，因此，說明發生火災的風險非常之大。
用對偶樹法計算最小徑集為：
T=A +B =X1+X2+ X4? 13+ I4 15?
根據計算結果，共4個最小徑集。因此，要預防
控制火災事故，應從點火源和消防安全管理兩方面
采取措施。
4 對策措施
4．1 安全技術對策
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。強化屬地政府職責，加強基礎消
防設施建設，嚴格控制彩鋼板建筑建設，完善審批程
序，從廠家生產審批、開工建設等源頭上控制，降低
不符合安全條件的彩鋼板建筑數量，引導和推廣使
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，都應對板間
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、支撐構件
的連接。
3)對準確探測火情的報警系統要嚴格管理，進
一步完善和加強火災探測系統。增設發熱、發光、發
聲以及煙塵、可燃體、特殊氣味的測敏儀并與消防中
心機聯接。在技術條件允許的情況下，應該在重點
部位增設監控系統。
4)根據設施設備及防火部位的性質，合理使用
滅火劑，選用并配備與其相適應的滅火器材。
5)要保持消防給水系統經常處于戒備狀態，能
夠最便捷、最有效地供應消防用水。
4．2 安全管理措施
1)落實單位安全生產責任制，指定消防責任
人。制定事故應急救援預案，開展經常性的滅火和
應急疏散演練，加強消防安全管理。重要部位應設
立警示標志，加強員工尤其是管理人員的消防安全
培訓，提高其消防素質，并通過他們來進一步地宣傳
消防安全知識，單位要建立義務消防隊組織，加強教
育培訓，提高自防自救的能力。
2)加強用電安全管理。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。嚴禁電線私拉亂接，對所有的用電要嚴格
把關，使之符合電氣線路安全的要求；要加強生產、
生活中動用明火的管理，嚴格落實動火證制度，科學
設計工藝流程，減少人為操作不慎，降低事故發生
率；建立健全安全檢查制度，設立安全員專門巡查消
防工作，隨時發現和消除火險隱患，確保安全。
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