對(duì)氣體滅火系統(tǒng)防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)耐壓要求的評(píng)述

1、應(yīng)志剛'，李深梁'(l杭州市消防支隊(duì)，浙江杭州310039; 2杭州新紀(jì)元消防科技有限公司 浙江杭州310010)摘 要:在我國(guó)有關(guān)氣體滅火系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)全淹 沒(méi)系統(tǒng)防護(hù)區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)允許壓強(qiáng)不宜小于1 200 pa的規(guī)定 進(jìn)行了評(píng)述提岀了在工程實(shí)際中能方便使用的計(jì)算公式當(dāng) 選用玻璃材料作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)如何判斷防護(hù)區(qū)是否符合規(guī)范 要求的問(wèn)題進(jìn)行了解答。尖鍵詞:氣體滅火系統(tǒng)：滅火系統(tǒng)；圍護(hù)結(jié)構(gòu)；耐壓中圖分類(lèi)號(hào):tu 311, tu 89 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:b文章編號(hào):1009- 0029(2004) 03- 0260- 031問(wèn)題的提出氣體滅火系統(tǒng)在工程實(shí)際中的應(yīng)用已非常普遍. 并對(duì)保

2、護(hù)生命財(cái)產(chǎn)發(fā)揮著日益重要的作甩 氣體滅火 系統(tǒng)的滅火劑在滅火時(shí)的物性狀態(tài)為氣態(tài)，且絕大多 在本層的火災(zāi)控制，而不是樓層之間。(5)從安全度的角度來(lái)看，按水規(guī)要求設(shè)置報(bào)警 閥的數(shù)量多,這樣只會(huì)增加報(bào)警閥出故障的機(jī)率，如果 報(bào)警閥數(shù)量多就更安全，是不是每個(gè)報(bào)警閥都對(duì)應(yīng)一 組噴淋泵就更安全呢？顯然不是。在設(shè)有噴淋系統(tǒng)的 建筑內(nèi)，每個(gè)樓層都需要設(shè)置帶監(jiān)控信號(hào)的閥門(mén)及才 流指示器,該閥門(mén)的作用就是為了便于樓層噴淋系紡 的故障檢修及日常維護(hù)。3結(jié)論報(bào)警閥組是噴淋系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備、如何設(shè)置涉及 到系統(tǒng)的安全性也關(guān)系到工程的造價(jià),合理地選擇和 設(shè)置是非常必要的。通過(guò)上述分析和比較可以看出、 n fpa 13是根

3、據(jù)每個(gè)樓層的面積來(lái)確定系統(tǒng)的主管， 也就是報(bào)警閥組的數(shù)量；水規(guī)"則是根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)可 包括的噴頭數(shù)目來(lái)確定報(bào)警閥組的數(shù)量，兩者具有較 大的差杲筆者以為,前者更為科學(xué)、更為安全,對(duì)于高 層或大體量的建筑，也就更為經(jīng)濟(jì)。參考文獻(xiàn)：1 installation guidelines tor early suppressbn fast2rcsponse sprinklers s factory m utual property loss prevent bn data sheets 222 , 1998 ed it ba2 m ibsh t, puchovsky p e a utomatic

4、sprinkler system s handbook m nalbn fire protection a ssociatbn , eighth數(shù)氣體滅火系統(tǒng)為全淹沒(méi)系統(tǒng)。由于氣體是非常容易 擴(kuò)散的，所以在我國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的允許 壓強(qiáng)規(guī)定不宜小于1 20() pao能否保證氣體滅火系統(tǒng) 在被保護(hù)對(duì)象失火時(shí)真正滅火,在很大程度上取決于 防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在滅火劑釋放時(shí)能否確保完整 由于 防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的不完整而導(dǎo)致氣體滅火系統(tǒng)在滅火 時(shí)失敗的案例并不少見(jiàn)防護(hù)區(qū)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般由墻門(mén)、窗及其它一些刃 口所構(gòu)成,也就是說(shuō)防護(hù)區(qū)的允許壓強(qiáng)一般取決于諺 防護(hù)區(qū)的墻.門(mén)和窗這三者的最小允許壓強(qiáng),在設(shè)計(jì)

5、沖 應(yīng)對(duì)這三者的允許壓強(qiáng)分別進(jìn)行考核一般說(shuō)來(lái)，墻的允許壓強(qiáng)是能夠滿足1 200 pa耐3 nfpa 13 -1999. standard fbr the installation of sprinklersystan ss 4 gb 50084- 2001 自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范sd iscussion on the largest protected areaof sprinkler systeml u zhi1, l i yun2hao2, l ibao21i3(l engineering design & research institute of general equipm

6、ent department, beijin 100028, china; 2 beijin general fire brigade, beijin 100035, ch in a; 3 t ianjin f ire research institute ofm ps, tianjin 300381, china) abstract d iscussbn about the p rovisbn of maxm um protectbn area of sprinkler systan ill n fpa 13, it is helpful to understand the pnovison

7、 a nd also, through comparison w ith code of design for sprinkler systan s (gb50064- 2001), point out some difference between the tow codes, and pot foard the idea that the provision of maximum protectbn area of sprinkler system in n fpa 13 ismore econom ical and ratbnal key words： au to sprinkler s

8、ystem; a la mi check valve; m ax in uin protectbn area作者簡(jiǎn)介:劉 志(1962-),男，總裝備部工程設(shè) 計(jì)研究總院高級(jí)工程師,北京市4702信箱358分箱, 10002&丿土雯那旳，但仕米用大回枳牡質(zhì)叼科廿嗝時(shí)還是伺遠(yuǎn) 行耐壓校核的必要;門(mén)只要在安裝時(shí)選用足夠大的較 鏈一般也能達(dá)到這一耐壓要求關(guān)鍵是在選用玻璃懂 以及玻璃分隔作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí),其相對(duì)的承壓較羞筆 者從力學(xué)計(jì)算入手,經(jīng)過(guò)定量計(jì)算給出在1 200 p“気 許壓強(qiáng)下不同類(lèi)型玻璃在不同厚度時(shí)的最大可用面 積,并推薦了撓度校核公式和撓度控制指標(biāo)，以確保玖 璃在承壓時(shí)的剛度2玻璃

9、的強(qiáng)度及破裂特征2 1玻璃的強(qiáng)度特征圖1所示為應(yīng)力和拉伸曲線其中鋼材在加載之 后，先從直線階段的彈性變形開(kāi)始，一直延伸超過(guò)彈性 極限達(dá)到屈服點(diǎn),然后經(jīng)過(guò)塑性變形達(dá)到最大應(yīng)力點(diǎn) (破壞點(diǎn))。塑料的破壞過(guò)程與鋼材類(lèi)似，只是其彈性雯 形階段并非是完全線性但7寸于玻璃則是完全的線皙 彈性.當(dāng)加上超過(guò)彈性極限的應(yīng)力后，它將立即斷裂，2 2玻璃的破裂特征玻璃的破裂有三個(gè)特征:破壞時(shí)的強(qiáng)度是離散的 破壞是由于拉應(yīng)力作用在表面而引起;玻璃的強(qiáng)度三 測(cè)試條件,如加載方式加載速率持續(xù)時(shí)間有關(guān)。圖： 是玻璃破壞強(qiáng)度分布情況平均應(yīng)力圖2玻璃破壞強(qiáng)度分布情況玻璃強(qiáng)度如此分散的原因在于玻璃表面存在無(wú)賞 肉眼不見(jiàn)的微小裂紋

10、，在拉應(yīng)力的作用下，微裂紋的決 端將產(chǎn)生應(yīng)力集中，并使該處的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于平均圧 力。應(yīng)力集中的程度與微裂紋尖端的形狀密切相關(guān),帀 玻璃表面的微裂紋是在玻璃制作過(guò)程中隨機(jī)產(chǎn)生的 其形狀各不相同，這就導(dǎo)致了玻璃的破壞強(qiáng)度在實(shí)峑 測(cè)定過(guò)程中相對(duì)其它材料來(lái)說(shuō)是t匕較離散的。73 了殳全使用坂堀.必須考慮坂蝎強(qiáng)度旳罔散'圧 通常的做法是將幾百片玻璃的破壞試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì) 處理,求出平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，再推測(cè)玻璃的強(qiáng)度 表 1給出了玻璃設(shè)計(jì)時(shí)安全因子與失效概率的關(guān)系。表1玻璃安全因子與失效槪率安全因子1. 01. 52 02 53 03 3失效概率50%9%1%(1 1%q 01%(1 ()03%在

11、我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定安全因子取值為2 5。3 1 200 pa允許壓力下不同厚度、不同種類(lèi)玻璃的最 大允許面積我國(guó)玻璃的抗風(fēng)壓設(shè)計(jì)用公式、計(jì)算 當(dāng)玻璃為四邊支承時(shí)：玻璃厚度1()mm時(shí)，= q 5 甘(1)玻璃厚度/> 6 mm時(shí)，e4 = a(q 5 6+ 2) jf(2)當(dāng)玻璃為兩對(duì)邊支承時(shí)：el2= 0 507 atjp(3)式中:e為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值 kpa；a為玻璃的允許使用面 積ml z為玻璃的厚度mm; a為抗風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)，見(jiàn) 表2; f為安全因子,一般取2 50; l為跨度、m。表2不同類(lèi)型玻璃的抗風(fēng)壓調(diào)整系數(shù)玻璃種類(lèi)普通半鋼化中空半鋼化 夾層鋼化鋼化夾絲丿土花調(diào)整系數(shù)31. 01

12、. 6q 81. 51. 3l 2 2 41. 5 3 00 5q 6當(dāng)要求1 200 pa允許壓力下,根據(jù)式(1)、式(2) 和式(3)可以計(jì)算出不同種類(lèi)玻璃在不同厚度下的乂 許使用面積或跨度實(shí)際應(yīng)用于全淹沒(méi)氣體滅火系紡 防護(hù)區(qū)中的玻璃一般均為四邊支承結(jié)構(gòu)，表3給出了 這種情況下不同玻璃在不同厚度時(shí)的最大使用面積。4玻璃的抗風(fēng)壓撓度校核玻璃在確保強(qiáng)度要求后，在選用的玻璃面積較夫 時(shí)還有必要進(jìn)行撓度的校核計(jì)策玻璃受壓后會(huì)產(chǎn)牛 變形，變形過(guò)大會(huì)對(duì)玻璃周邊約束結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一系列作 用，如造成密封失效甚至玻璃邊部脫落，因此,玻璃板 變形量應(yīng)有所限制。對(duì)撓度的限定各國(guó)有所區(qū)別，澳大利亞標(biāo)準(zhǔn) as1288中

13、規(guī)定玻璃板面的最大撓度不超過(guò)跨度的 ij6u,玻璃框架支座系統(tǒng)的最大位移不超過(guò)跨度的 1/80。對(duì)于玻璃框架我國(guó)也采用不超過(guò)1./b0進(jìn)行設(shè) 計(jì)對(duì)于玻璃板面變形則按以下?lián)隙戎笜?biāo)進(jìn)行控制：消防科學(xué)與技術(shù)2004年5月第23卷第3期261撓度a< l >00近離人的活動(dòng)場(chǎng)所；曉丿芟a< l匹罔人旳沽切場(chǎng)所。表3不同玻璃在四邊支承情況下選用不同厚度的最大使用面積不同玻璃的最大使用面積tfi2.aim普通半鋼化夾戻中空半鋼化 夾層鋼化 夾層鋼化夾絲壓化31. 21. 91. 01. 81. 6l 4 2 81. 8 3 60 6q 742 03 21. 63 02 62 4-483

14、06 01. 01. 253 04 82 44 53 916-724 5-901. 51. 864 26 73 46 3s 55 5 1(1 16 3 12 62 12 585 3& 54 2& 06 96 4 12 78 0 15 92 73 21()7 31l 75 811. 09 5& 8 17. 611. 0 21. 93 74 4129 615 47 714 412 511. 5 23 014 4 2& 84 8s 8對(duì)撓度的計(jì)算可分為兩對(duì)邊支承和四邊支承(1) 兩邊支承的撓度計(jì)算建議采用式(4):a= bez/jfe?)(4)式中:a為玻璃板中心的撓

15、度mm;厶為支承邊的跨 度,mm;旦為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值,kpa; e為玻璃的彈性模 量,一般取7xl07kpa;b為系數(shù),見(jiàn)表4。表4系數(shù)b值支承邊.啟由邊0 1q 3q 5q 71. 01. 62 0oo系數(shù)b0 1560 1580 159(1 161(1 1630 164q 165(1 165(2) 四邊支承的撓度計(jì)算建議采用式(5)、式(6):2a= t exp (ci+ c2x+ c3x)(5)且x= in sneuz>)2jfe/4)(6)式中:a為支承短邊長(zhǎng)度,mm; b為支承長(zhǎng)邊長(zhǎng)度, mm; ci、cis c3為與邊長(zhǎng)有關(guān)的系數(shù),見(jiàn)表5。表5系數(shù)cl、c2 x：3值邊長(zhǎng)比cc

16、2c31. 0-2 261. 58q 311. 2-2 61l 94a 231. 4-2 902 19q 1851. 63 132 33q 181. 83 312 38a 222 0-3 442 34ft 272 5-3 601. 96a 533 0-3 56l 25a 88對(duì)于在最大面積范圍內(nèi)玻璃的選用通過(guò)計(jì)算在 1 200 pa承壓下其撓度值一般均小于厶力0,所以說(shuō)撓 度值在1 200 pa承壓下基本能夠滿足使用要求 5對(duì)氣體滅火系統(tǒng)防護(hù)區(qū)圍護(hù)結(jié)構(gòu)在耐壓上應(yīng)注意 的幾個(gè)問(wèn)題(1)全淹沒(méi)氣體滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)在設(shè)計(jì)中均圧 進(jìn)行泄壓的考慮,并按規(guī)范要求進(jìn)行泄壓口面積的討 算 泄壓口的存在能確保防

17、護(hù)區(qū)內(nèi)氣體的壓力在滅火 劑釋欣時(shí)小于1 200 pao利用|丄窗纏陳旺行泄丿土是不 能定量控制的，這不能成為不設(shè)泄壓口的依據(jù)：(2) 氣體滅火系統(tǒng)的防護(hù)區(qū)可以選用玻璃作為圍 護(hù)結(jié)構(gòu)但單塊玻璃的使用面積不能超過(guò)表3中的具 體數(shù)值必要時(shí)還應(yīng)進(jìn)行撓度的校核計(jì)算對(duì)玻璃的防 火問(wèn)題要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行考慮(3) 設(shè)計(jì)人員應(yīng)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承壓進(jìn)行綜合考慮， 也即在1 200 pa的風(fēng)壓下圍護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的壓力為 l 18kn在這一壓力下，大面積的輕質(zhì)墻體若不 進(jìn)行加固處理是很難承受的：(4) 對(duì)門(mén)、窗框架的選型及安裝要提出加固的要 求有些窗戶玻璃的安裝結(jié)構(gòu)僅能承受外側(cè)風(fēng)壓,這種 結(jié)構(gòu)是完全不能在氣體滅火系統(tǒng)防護(hù)

18、區(qū)內(nèi)使用的；(5) 防護(hù)區(qū)其它開(kāi)口應(yīng)滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的具體要求參考文獻(xiàn)：1 日作花濟(jì)夫，境野照雄玻璃手冊(cè)北京:中國(guó)建筑工業(yè)岀 版社 198(12 劉忠偉，馬眷榮建筑玻璃在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用n .北京:建材 工業(yè)出版社.200q3 daglish hn. glass technm , 197qcomments on the pressure - re s is tan cerequirement of the enclosure of protectedarea of gas fire extiiguishhg systansyng zhiang,l i shen2iang2(l hangzhou f

19、ire dctacliment, hangzhou 310014, china； 2 hangzhou new era fire science & technology co. lid, hangzhou 310017, ch ina)abstract the codes of design on gas fire extbiguishing sy stan s in ch ina p rc sc r ibc th at the pc nn issib lc p rc ssu rc o f th c enc k) su re of p ro tec ted area of total f bo ding ext inguish in