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防火玻璃的功能是为建筑内人员提供充足的安全逃生时间,同时能够保证救援通道畅通。防火玻璃能隔绝火焰、烟气、热和其他燃烧产物,这对于逃生通道的安全至关重要。防火玻璃在提供一定程度上的安全的同时,比传统的隔墙更加美观,因为玻璃是透明的,阳光可以照射到建筑之中。将火势控制在一定范围之内能降低起火建筑及其相邻建筑的火灾损失,也减少了修复建筑的工作量。毋庸置疑,被火灾烧损建筑的重建和重新装修需要耗费大量的时间和资金。如果火灾没有得到有效控制,建筑的完整性遭到破坏,会造成建筑局部或整体坍塌。而建筑坍塌将造成巨大的财产损失和人员伤亡。
2防火玻璃完整性和防火玻璃隔热性
最基本的一点同时也是经常被忽视的一点,就是防火玻璃应当作为一个防火系统来全面考虑。防火玻璃系统的耐火等级需要综合考虑系统各因素:包括防火玻璃、封堵材料、固定剂和框架的耐火等级,必须经过检测来确定。防火玻璃性能有两类:
(1)防火玻璃完整性。这由耐火时间来判定。被测试系统必须将火势控制在一定范围之内,并且保证受火的背面没有火焰。玻璃的弯曲程度,按照时间/温度来衡量,所依据的标准是BS476第20~22条,或欧洲标准EN1363系列。根据这些测试结果,防火玻璃可按耐火时间划分为30,60,90,120和180min5个耐火极限等级。
(2)防火玻璃隔热性。当防火玻璃受明火作用时,其背火面平均温度不超过160℃,这是由防火玻璃的导热能力来确定。在楼梯间和走廊安装具有绝热能力的玻璃是大有裨益的。例如,楼梯间和走廊的温度不能过高,以便为楼内人员和消防员提供安全的通道。我们对于防火玻璃在火灾性的理解,以及防火玻璃技术上的进步,都给防火玻璃装配带来技术上的革新。与以往防火玻璃(如夹丝玻璃)不同的是,现代防火玻璃更加透光,更加美观。一些防火玻璃在火灾中能够保持透明,而一些防火玻璃则使用膨胀层制造不透明的防火隔热板。这类防火玻璃遇到火焰会产生泡沫层,使防火玻璃会变白。使用这种防火玻璃的好处是双重的:①消防员能够更加快速准确地判断起火的位置,这也表示防火玻璃背火面的空间能够用作疏散火灾中慌乱的人群。②由于着火后防火玻璃变得不透明,人们看不到火的真实情况,因此能够有效减少恐慌。这也是这类防火玻璃的潜在优势。
(3)瑞士教堂。2009年,作为二级古建筑的瑞士教堂,耗资200万英镑进行了翻修和现代化改造。翻修工作的一大重点在于保持该建筑的原始特征。这幢于1775年在伦敦考文特花园中心建成的优美建筑,证明了防火玻璃可以很好的融入一幢古建筑当中,提升了建筑的防火性能而又不会对建筑外观造成大的改变。翻修工程包括修复其外观、内部装修和安装新窗户。所有的玻璃都被换成了防火玻璃,从而大大提升了建筑的防火能力。防火玻璃系统能够在着火后30min内保持完整有效。防火玻璃系统也可安装在建筑中心———中央大厅。
3古建筑中的防火玻璃
尽管新建筑当中使用许多防火玻璃,但是人们逐渐认识到,在传统的古建筑当中也应该使用防火玻璃。这里也就给我们提出了一项挑战:古建筑按照最新的消防安全标准改造,而又不能影响其本质特征、美观和功能。防火玻璃的使用能够使古建筑的属性得以保存,同时又受益于现代防火技术。古建筑的各种特征能够得到保护的同时,其安全得到保障,并且能够在能源节约和碳排放方面得到改善。在改造古建筑时,承包商和施工方可能会遇到困难,因为一些人反对新材料的使用,他们认为新材料和建筑的时代特征和原始结构风格不相符。然而,使用新材料好处就在于当建筑发生火灾时,能够将火势控制在一定范围内而不对建筑造成无法修复的损害。这可以防止市级和国家级的古建筑被大火毁坏,也使得建筑的拥有者有机会保护和恢复古建筑昔日的辉煌。现代建筑受益于增设的保护设备,例如水喷淋系统。在古建筑中安装这样的系统难度大,而且会对建筑造成破坏。透光的防火玻璃可作为分隔和门面板与建筑内部融合,为同时满足建筑特征的完整和消防安全要求提供了行之有效的解决方案。
4一些建议
希望通过安装特定的防火玻璃来达到对建筑最大程度的保护和最好的防火效果,在这里可以采纳以下建议:
(1)顾问、建筑师、承包商和施工方必须共同努力,以保证玻璃的种类和耐火等级达到要求。有些玻璃系统只能保证完整性,而一些可以保证完整性和隔热性。
(2)在人员密集场的大型建筑,例如博物馆中安装防火玻璃时,应当遵循建筑防火设计规范和风险评估结果。
(3)切记,防火玻璃必须作为一个防火系统来全面考虑,在设计选用防火玻璃时,要注意玻璃板块尺寸与耐火性能等级的对应关系。当然,防火玻璃的制造商也参与选定和安装防火玻璃的过程中。在今天的市场中,偷工减料或不了解防火玻璃的使用范围,会给建筑带来风险,甚至导致致命的后果。
(4)贝德福德治安法庭大楼。贝德福德的治安法庭大楼是一幢二级古建筑,该建筑120万英镑的修复工程中其中一项就是安装防火玻璃。这幢哥特式建筑始建于18世纪,现在已经安装了防火玻璃门、屏风和窗户,提供了防火完整性和隔热性,也提升了建筑外观。作为一个公共建筑,治安法庭大楼每周客流量达到上千人,因此在该建筑中安装最高等级的消防设施是十分必要的。针对该建筑特点的防火玻璃系统,遇火能够变得不透明。这样的玻璃能够隔绝火焰、热量和热烟气长达180min,为逃生提供充足的疏散时间。
5产品革新
实际工程托换结构中,预应力托换梁采用C40混凝土,抗压强度为26.8MPa,弹性模量为3.25GPa。非预应力托换梁采用C30混凝土,抗压强度采用20.1MPa,弹性模量3GPa。钢筋采用HRB400钢筋,屈服强度实测值为465MPa。混凝土本构关系采用《混凝土结构设计规范》附录C建议的本构关系,钢筋采用双折线本构关系。预应力钢绞线张拉控制应力为1395MPa,考虑预应力的摩擦损失σl2、钢筋松弛损失σl4和混凝土的收缩徐变损失σl5,最终预应力筋的实际预应力为843MPa。采用ANSYS软件建立托换结构的实体模型,建模选用单元类型为solid65单元、link8单元和solid45单元。主要研究对象为下部托换结构,只建立托换结构的实体有限元模型,上部塔体简化为均布荷载施加在托换结构上。有限元模型中预应力梁、非预应力梁和托换底座筏板混凝土均采用solid65单元用来模拟,钢筋混凝土采用整体式模型,非预应力钢筋弥散在混凝土单元中。预应力钢绞线采用link8单元模拟,预应力通过降温法施加。在边托梁下设置钢滚轴,作为托换结构的支座。边托梁下部钢滚轴采用solid45单元模拟,钢滚轴与托换边梁之间的连接方式采用刚性连接,模型采用自由网格划分,施加在托换结构上的荷载主要是上部的塔体自重、混凝土护筒自重和托换结构自重。其中上部结构自重按照均布荷载施加在托换结构筏板顶面,三阶混凝土护筒下的等效均布荷载分别为:第一阶护筒下荷载73.5×10-3MPa,第二阶护筒下荷载49×10-3MPa,第三阶护筒下荷载为26.95×10-3MPa。托换结构自重荷载通过施加重力加速度得到,托换结构总重量为2.42×105kg,重力加速度取为9.8N/kg。托换结构边托梁下部以200mm等间距布置直径为100mm的钢滚轴,有限元计算时将边托梁下部的钢滚轴作为托换结构的竖向支座,为托换结构提供竖向约束。为确保上部结构的安全,使平移工程中托换结构具有足够的安全储备。文中以托换结构混凝土开裂作为极限状态,对托换结构的混凝土开裂前安全储备进行了分析。在分析中,由于预应力托换梁承受大部分的上部荷载,预应力托换梁会比非预应力托换梁开裂早。分析中将预应力托换梁的开裂荷载作为托换结构的承载力极限荷载。分析中采用的方法是通过在有限元模型加载面上逐级增加荷载,直到托换结构预应力托换梁开裂。为保证托换结构在平移过程中不发生开裂。
2计算结果和分析
在计算过程中当荷载施加到475.01×10-3MPa时,预应力托换梁跨中最大拉应力达到混凝土抗拉强度2.39MPa,当再施加下一荷载子步时,托换结构预应力托换梁混凝土开裂,出现了拉应力释放现象。这说明托换结构的开裂荷载为475.01×10-3MPa,此开裂荷载即为托换结构的承载力极限荷载,极限荷载对应的上部结构自重为490t。文中研究的古塔平移工程中设计的托换结构承载能力安全储备系数为1.58。托换结构的承载力安全储备系数的评判标准现今还没有一个明确的标准,文中参考规范中采用的单一安全系数法和《预应力混凝土结构设计与施工》一书中预应力受弯构件的安全系数,考虑托换结构是临时结构只在平移施工过程中起作用。文中分析过程中,将托换结构的承载力安全储备系数安全值定义为1.5。托换结构的承载力安全储备系数为1.58,大于定义的安全储备系数1.5。说明托换结构具有足够的承载力安全储备,能够抵抗平移施工过程中可能出现的超载或其他不利的状况,为古塔的平移施工提供一定的安全保证。
3结语
(一)初步勘验千佛殿为10m×10m的方殿,内部四周墙上有千佛壁画,中间有一长约2m,高1.2m摆放佛像的佛台,佛像已烧失。东墙上方立坊与平板枋已全部炭化,墙内中间两根立柱向南面炭化程度明显重于向北面,其上方六块斗拱板最南侧两块已缺失,斗拱板上的挑檐檩南半部分已烧失,残留部分由中间向北逐渐变粗。南墙立坊和平板枋全部过火炭化,其上部东半部的斗拱板、斗拱、挑檐檩及过梁已全部烧失,西半部残留有三块斗拱板和部分斗拱、过梁。西墙上有两块斗拱板缺失,墙上建筑构件过火炭化,残留部分形态较完整,与环境勘验西墙外侧对比,墙外侧的构件仅有烟熏痕迹,未过火。北墙后门烧失,门框全部炭化,门上方泥台塌落,墙上壁画烟熏痕迹明显。门上方一块斗拱板烧失,门上方对应的挑檐檩、过梁烧蚀变细,北墙上其余建筑构件过火,炭化物东侧残留较西侧多。上述痕迹呈现出火势从千佛殿东南角向四周蔓延的特征。
(二)细项勘验对东南西北四面墙内侧的壁画勘查发现,东墙南半部壁画有一道明显的半“V”字形斜线,斜线南侧佛像壁画局部高温发白,轮廓模糊,斜线北侧佛像壁画温度均匀,烟熏痕迹严重,无局部高温特点(见图2所示)。斜线向上延伸至东墙南起第二立柱偏南0.15m。其余三面墙上的壁画以烟熏痕迹为主,无明显变化。在东墙土坯上方勘验发现,沿殿东墙立坊内侧根部由南起第二立柱至东墙和南墙连接处发现若干段铝导线,最长的一段端部发现有熔珠,熔珠位置对应东墙南起第二立柱南侧0.15m(见图3所示)。由殿正门沿烧毁佛像前至殿东南角对地面残留物开始挖掘。现场塌落层次由下之上依次为:佛阁木板,树脂材料佛像残留物,木板,土及瓦片。挖掘发现:监控摄像头支架弯曲变形,前段转头处有部分本漆脱落,监控摄像头残骸镜头朝下。沿东墙、南墙砖台接近地面处有若干木质隔板,靠近东墙一侧已碎裂成大小不等的碎片,向西、向南木板基本成型,边缘规则整齐,过火炭化,烟熏痕迹严重,部分木板表面仍有红色油漆,翻起隔板下表面烟熏痕迹仍然很重。沿东墙砖台清理出七块砖雕,南起第1块到第4块烟熏痕迹较重,第5、6、7块有局部高温过火痕迹,部分位置局部过热变成土黄色。与东墙壁画“V”字形痕迹底点对应,且与东墙上方铝导线熔珠发现处对应。以上痕迹呈现出在火灾初期有明火掉落,东墙南起第5块到第7块青砖台受明火作用的痕迹特征。
(三)专项勘验对千佛殿的供电线路进行勘验,从范村公共用电引入圆智寺东院地下室三相四线制电源,供全寺用电。从地下室引出一相沿新修寺院的西墙敷设到南侧,到禅堂院西南角的双扇门处设有一个二级配电柜,配电柜设有1个40A总空气开关,下设有3个20A空气开关,从最西侧20A空气开关引出线沿钟楼、伽蓝殿前沿,布到千佛殿的东南角,从东南角引入千佛殿后分为南北两路,向南给正门北侧上方两个照明灯供电,向北给东墙南起第二立柱处的监控摄像头供电。勘验发现,二级配电柜中4个空气开关在灭火过程中由消防战士断开,在灭火前呈闭合状态。在东墙上方发现的铝导线,接近监控摄像头处一端铝线完好,端头有4个熔珠,为电热熔珠,南侧的铝线被烧成短节。二级配电柜的西侧给千佛殿供电的20A空气开关下方其中一根引出线的绝缘皮有局部过热痕,过热后发硬、发僵、龟裂,地下室为其供电的这一相熔断片熔断。正门内东西两侧各有一根前檐金檩由屋顶跌落至地面,对两根木梁上的铁钉剩磁进行检测,发现均有剩磁,由东至西逐渐增强,由0.2增至0.4。以上勘验呈现出在这两根木梁的附近发生过过电流。
(四)火灾物证技术鉴定勘验人员对东墙土坯上方发现的带有熔珠的铝导线进行了现场提取,并将其送至火灾物证鉴定中心,鉴定结论为短路熔痕。
二、火灾事故原因的认定
根据调查访问和现场勘验,起火部位位于千佛殿东南角,起火点位于千佛殿内东墙南起第二立柱南侧佛阁上。起火原因分析如下:根据当日气象条件、现场勘验情况、调查访问情况,可排除雷击起火、人为放火及自燃、用火不慎、遗留火种。据火灾第一发现人寺内居士胡某陈述:进入千佛殿内烟雾较大,东南角处有明火。多名证人证实殿内东南角有监控摄像头。对照千佛殿原貌图,东墙南起第二立柱上方安装有监控摄像头,附近无照明设备。现场痕迹表明东墙南起第二立柱南侧0.15m发现带有熔珠的铝导线,且其下方对应起火部位和起火点,综合调查访问、现场勘验及物证鉴定结论,综合认定起火原因为殿内监控摄像头电源线短路引燃电线绝缘皮,进而引燃周围可燃物。
三、启示
1.1仿古商业街的后现代性
现代主义建筑大多数都是强调使用功能性,很少去强调建筑的装饰性。那么从建筑的形式和意义去分析,商业街的仿古建筑应属于后现代主义。而且很多商业街在进行仿古建筑设计时,也运用了各种各样纷繁复杂的传统元素。如果仿古商业街能够充分地考虑到地域文化和传统内涵,那么商业街建筑就可以成为文化传承的主要载体。
1.2仿古商业街的商业性
商业街的根本目的就是实现商业利益。因此,更多的开发商将商业街的设计采用仿古建筑是为了实现经济效益。作为一条商业街,首先要在使用功能上遵循功能合理性,然后再进行考虑仿古性建筑设计。如果要建设仿古商业街,那么首先需要考虑以下几个方面的问题,如何仿古、仿古的意义、仿古所传承的文化内容是什么等,以此来凸显仿古的真正用意。现代人们为何钟爱百年的文化商业街,因为其更多的承载着一个城市的文化内涵。其就像现代社会的人们吃惯了大鱼大肉,如果去吃一些野菜的话,就会有一种不一样的感受。因此,需要去考虑生长在钢筋混凝土建筑里的人们真正想要的是什么建筑,如果更好地将地域文化和传统内涵展现给人们,这些才是仿古商业街必须去面对的问题。
2现代商业街仿古建筑方法
2.1拆除重造
将旧建筑进行整体拆除,然后在拆除的位置上按照设计的年代风格进行重建。这种拆除重建的方法,从设计方和施工方的角度而言,不但可以节约时间,而可以节约大量的资金。首先,对旧街道房屋进行整体拆除的话,设计者就相当于在一片空地上进行设计,根本不需考虑如何更好地保护文物。另外,新的商业街设计风格可以按照某一个年代的风格进行统一规划,这样就可以在人力和物力节约大量成本。这种拆除重建的方法固然有自身的优势,然而它也抹杀了人们对旧街道一些记忆,将传统建筑文化的底蕴进行了“拆除”。换而言之,这些百年老街可以认为是一笔重要的文化遗产,其不属于某一代人的,任何人都没有权利将之摧毁。
2.2局部改造
局部改造就是在保留一些原建筑的基础上,对一些局部外观进行改造,或者是对旧街道进行整体的景观规划。这也是很多旅游景点惯用的方法,例如我院设计的文殊坊,文殊坊是国内最集中的禅文化中心之一,汇集了千年古寺文殊院,道教圣地五岳宫以及爱道堂、金沙庵等多处古迹,被誉为“都市禅林”。
3解析仿古商业街设计失败的原因
虽然,国内商业街更多是采用仿古建筑设计,但是没有继承原有的传统文化,以至于失去了原居民生活的气息。让人们感觉到商业街的仿古建筑大多只是流于形式,给人一种肤浅的感觉,也可以看作是换了外衣的便利商店而已。例如苏州寒山寺古街改造工程,其主要是以具有1400多年历史的苏州寒山寺为中心,因为苏州寒山寺是非常著名的佛教圣地,拥有着非常悠久的历史和古香古味的建筑群。政府和开发商意识到苏州寒山寺所能够带来的商业价值,于是在寒山寺的临近地段进行了商业街规划,建造出了一条在建筑风格、比例等多方面都极为相似的仿古街道。从外观上观察,仿古商业街和寒山寺的建筑风格是一致的,不存在任何不协调的地方。然而在苏州寒山寺的仿古商业街的建造时,将原有的居民全部搬迁,失去了原有的生活气息,而且出现了很多五花八门纪念品的商店,以至于后来的游客只认为这只是一个现代便利店而已。如果在进行现代商业街仿古设计时,更多是考虑风土人情和传统文化,而不仅仅是建筑风格,那么商业街的仿古设计也会取得一定的成功。
4小结
1.1检查安装条件(a)将(其他部位)现浇达到条件的混凝土情况了解清楚,做到心中有数;(b)按安装施工需要检查脚手架,该加固的加固好;(c)将安装施工的安全防护措施检查一遍,该调整的进行调整。
1.2安装角梁首先进行抄平定高度,定出出调尺寸点或线。4根角梁要求挑出一致,扳出弧度一致,并分别设点标记进行控制。
1.3现安装角梁模板(a)将配好的角梁模板架好,进行固定,封上老角梁堵头;(b)将拼板带钉在外面,保证混凝土截面不受影响,然后通知土建方绑好钢筋;(c)根据拉结需要,从外面钉入长12cm左右的铁钉,钉尖做变沟处理,大约为1cm。钉子间距在15cm左右,但要根据板材情况灵活掌握;(d)为防止混凝土振捣胀开模板,必须对整个模板进行加固处理,可穿螺杆,也可用钢管卡牢;(e)检查模板,浇筑混凝土之前,如四面角梁同时支好,要核对高度及出挑尺寸。
1.4安装老檐椽(a)分椽花定正身椽,根据大约按一椽一当从明间正中定好,椽当坐中,然后分出椽花,顶上2根坐中两侧正身椽各1根,钉好靠近角梁两端的最后一根正身椽,然后拉线调好,支撑架管,按椽花进行摆放、固定,固定方法主要前端依靠小连檐,后端依靠挑檐枋模板;(b)平身椽、小连椽定好后,铺钉望板;(c)望板要尽量挤紧,并错开接头,用长10cm铁钉钉牢;
1.5安装飞椽及冀角望板翘飞(a)先根据老椽相对椽位钉上正身飞椽,压好望板,用长10cm铁钉钉牢;(b)钉好大连椽,大连椽捧在仔角梁前端并调好弧度;(c)根据大连椽弧度,使冀角飞椽认上弧线,把后尾钉在望板和老檐椽上,冀角椽侧立面如垂直度不够可用工具略刮一下。
1.6刷沥青油全部望板铺装完毕后,普刷防油(沥青油)3道。
1.7安装丝杠刷完沥青漆在每根椽飞中线部位打Φ14mm孔用Φ12mm丝杠5道固定椽望(丝杠下部一个螺母一个垫片,上面一个螺母一个垫片固定椽望,为保证椽望与混凝土上结合要求,望板上预留长10cm丝杠,顶部安装螺母2个和Φ1.5cm垫片一个)。
1.8检查清理(a)丝杠安装完毕进行坡面彻底清理。(b)为避免混凝土跑浆,望板缝粘贴双面胶条(c)全部工程完工后,将所有支顶架检查一遍,有松动者加固,特别吃重部位加扣件,以待绑扎钢筋浇筑混凝土。
2结语