对火灾时有人值守场所的分析 附建筑工程中带斜柱转换结构设计分析.docx

对火灾时有人值守场所的分析摘要：工程实践中经常有单从某个词的字面意义去理解规范，造成诸多的歧 义的现象，应该从规范编制的背景，以及标准条文的具体作用来理解。关键词：消防水泵房;消防稳压泵;防排烟风机房;排烟风机控制箱;疏散口消防，即消灭隐患，预防灾患，在建筑体系中起着重要的作用。消防设施在 火灾初期能报警提示人员疏散和扑灭火灾，那各种消防设备用房有哪些需要有人 值守呢？这个问题在各类关于消防类的文件中并没有给出具体的答复。在消防 应急照明和疏散指示系统技术标准中指出“配电室、消防控制室、消防水泵房、 自备发电机房等发生火灾时仍需工作、值守的区域、标准中的一个“等”字就容 易发生一些混淆。在工程实践中有人认为，消防稳压泵房、排烟机房也属于发生 火灾时仍需值守。下面就这类问题进行论述。一、消防泵房、消防控制室设置在建筑设计防火规范中规定，消防泵房、消防控制室应设置直通室外的 疏散门或安全出口，且消防泵房、消防控制室要求其耐火等级不应低于二级。这 种设置就是保证房间的墙、梁、柱、楼板及其承重结构在火灾情况下能满足一定 的耐火时间，为的是确保处于其中值守人员的人身安全以及设备可以正常工作; 直通室外的疏散门或安全出口，要保证在房间结构耐火时间过后，人员能及时撤 离至安全场所。消防控制室要能手动启动各种防排烟设施及各类消防泵，并能接收各种设备 运行的状况，还设有消防电话主机、消防广播主机，需与现场进行及时联系，这 种场所必须要有专人值守。消防泵房内各种泵是保障灭火的重要设备，为确保水泵的正常运行，各种消 防泵在设计时就按一用一备来设定，为防止控制柜故障不能起泵时，在消防给 水及消火栓系统技术规范中还要求“消防控制柜应设置机械应急起泵装置之这 种应急起泵装置需人员现场操作起泵O消防泵房各种控制均能跟火灾自动报警系 统联动，消防控制室还设有手动控制，所以消防泵房在正常情况下不需人员值守, 但在特殊情况下要有人员值守。变配电室是为各类消防负荷提供消防电源的场所，为保障消防电源的可靠 性，在消防负荷为二级负荷以上时，在变配电室一般设有两台变压器，或一台变 压器和柴油机组的组合，为的是给消防负荷提供两路电源，保障现场的消防设备 可靠运行。由于变配电室、柴油机房的重要性，在建筑设计防火规范中规定, 变配电室的疏散门应直通室外或安全出口。柴油机房与变配电室也属于正常工作 时不需人员值守，但在特殊情况下人员能值守。二、消防稳压系统消防稳压系统是消防水系统的一种重要系统，主要由稳压泵、稳压罐、消防 水箱等组成，平时管网跑冒滴漏等小情况发生时，能保持管网压力稳定，减少启 动喷淋泵的次数。消防水箱内设有浮球阀，能保持一定高度的水位，低于水位线 时由自来水管网自动补充进水。稳压罐是为了减少稳压泵频繁运行而设立的，罐 内设有气囊，利用气体可以压缩的原理，当管网压力够大时，气体被压缩;当管 网漏水压力降低时，气体释放压力，将罐内储存的水补充进管网，从而保证管网 的压力稳定。在管网泄漏较大、压力减少较大，稳压罐已不能补充的情况下，稳 压泵启动，给管网补充压力。管网压力减少到一定值，持续泄压，此时稳压泵补 水已不能满足管网压力要求。管网压力过低就是在发生火灾时，末端灭火装置动 作，这时候就需要启动功率较大的喷淋泵，来快速及时地保证管网压力。以上原 理说明稳压泵是在平时工作，火灾时停止工作的一种泵，且稳压系统一般设于建 筑最高处，即建筑屋面。这种最高点场所，不利于人员疏散，在火灾时不能设置 人员值守。稳压泵通过管网设置的压力开关或流量开关来自动完成相应的补水工 作，在火灾时也不需要人员值守。故稳压泵与消防泵有着本质的区别。三、超高层消防转输泵房超高层消防转输泵房作用同消防泵房，转输泵的控制同消防泵，应按有人值 班场所来设置备用照明及应急照明。四、防排烟风机防排烟风机在建筑防烟排烟系统技术标准实施前，并未规定需设置专用 机房，2018年在新标准中才明确规定“送风机、排烟风机应设置在专用机房内、 为了保证排烟风机在排烟工作条件下，能正常连续运行30min,防止风机直接被 火焰威胁。防排烟风机的控制分三种控制方式：消防控制室手动控制，风机房就 地控制，通过火灾自动报警系统联动。就地控制属于检修时才用，平时均采用火 灾自动报警系统联动控制，能及时快速地启动风机。且风机运行的各种状态在消 防控制室均有显示。防排烟风机房需按防烟分区进行设置，在一个建筑中会有多 个防排烟风机房，也不能做到设置人员值守。在火灾时要求正常工作30min,通 常的维护结构就能满足要求，设置了风机房，就能满足凰机在火灾时的正常工作, 不需设置人员值守。五、广播通信机房广播通信机房以及监控中心属于弱电用房，在现阶段，设在现场的摄像机就 能很好地对现场情况进行实时了解，尤其在火灾初期，能更及时观察现场，快速 组织人员撤离。在2020年执行的民用建筑电气设计标准中已明确规定“安防 监控中心当与消防控制室合用机房，配电箱可合用、表明安防监控的供电同消 防负荷，在火灾情况下不能切除。这类弱电机房在火灾时能协助人员疏散，有利 于扑灭火灾，应考虑火灾时人员值守。综上所述，在火灾时人员值守的房间，需要考虑人员的安全疏散，确保值守 人员的人身安全，并不是设有消防设施的场所均需设置人员值守，需根据消防设 施的作用的原理客观分析。根据消防应急照明和疏散指示系统技术标准在需 人员值守的房间内需设置备用照明、疏散照明和疏散指示标志。参考文献：1中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑防烟排烟系统技术标准：GB 51251-2017S.北京：中国计划出版社，2017.中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑设计防火规范：GB 50016-2014S.北京：中国计划出版社,2015.3中华人民共和国住房和城乡建设部,火灾自动报警系统设计规范：GB 50116-2013S.北京：中国计划出版社，2013.中华人民共和国住房和城乡建设部.消防应急照明和疏散指示系统技术标 准：GB 51309-2018S.北京：中国计划出版社，20185中华人民共和国住房和城乡建设部.消防给水及消火栓系统技术规范：GB 50974-2014S北京:中国计划出版社,2014.建筑工程中带斜柱转换结构设计分析【摘要】斜柱转换结构受力性能的模拟分析表明，超高层建筑节点具有良好 的力学性能，能够满足设计要求。该分析方法可用于分析超高层建筑节点的受力 性能。本文主要研究了带斜柱转换结构设计要点。【关键词】建筑工程;带斜柱转换;结构设计斜撑柱转换结构节点是指处于斜向构件和垂直构件之间的节点，已成功运 用于部分高层和超高层建筑当中，其可靠性是结构安全和构件能够充分发挥作用 的重要影响因素。评估该类型节点的受力性能，通常可以采用试验方式或者模拟 方式;与试验方式相比，有限元模拟方式通过建立数值模型，可以开展参数化分 析，并能够较全面地了解受力情况。1、斜柱转换的形式在建筑设计中，由于使用功能或者立面造型的需要，有时下部的局部竖向承 重构件与上部不能对齐，存在一定偏移，这就造成结构设计中，在某一层需要进 行结构的转换。目前国内常用的转换形式有框支转换、厚板转换、箱形结构转换、 斜柱转换等。斜柱转换根据其不同的形式，大体可分为三种，即单斜式、正V 字斜式和倒V字斜式。住建部颁布的超限高层建筑工程抗震设防专项审查技 术要点（建质201567号）中规定，斜柱转换属于一不规则项，为“局部不规则、 结构设计中应予考虑，并采取相关的计算和加强措施。2、工程概况公安应急指挥中心办公大楼地下1层，地上21层，其中裙房3层。标准层 长59.4m、宽24.5m,建筑面积约35（）（）（）m2。办公大楼底层层高为5.（）m,标准层 层高为4.2m,主屋面高度为000m,机房构架层顶面高度为99.000m。2.1 设计参数建筑抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g,设计地震分组 为第一组，多遇地震影响系数最大值根据地震安全性评价报告确定为0.079o根 据地勘报告，本工程的场地类别为HI类，由于土层等效剪切波速处于分界线附近, 场地特征周期按插值方法确定为0.51so2.2 上部结构设计办公大楼采用现浇框架-核心筒结构体系，楼面采用现浇钢筋混凝土肋梁楼 盖。计算分析结果显示，结构各项抗震指标基本满足要求。本工程结构的不规则情况及应对措施如下：（1）扭转不规则。本工程部分楼层扭转位移比大于1.2,属于扭转不规则结 构。对此，加强角柱纵筋并加密箍筋以提高其延性。（2）楼板局部不连续。由于2层、3层楼板平面开大洞，开洞面积约35%, 有效楼板宽度约50%,形成3层通高共享空间，造成裙房外围框架柱为穿层柱。 对于楼板平面开大洞产生的不利影响，采用两个不同力学模型的软件进行对比计 算分析，并复核穿层柱承载力。（3）竖向尺寸突变。本工程4层以上塔楼平面相对于裙房屋面在Y向收进 一跨，竖向构件位置缩进略大于25%。对此，结构设计采取以下措施：1）减小 结构刚度的变化，控制上部收进结构的底部楼层层间位移角不大于相邻下部区段 最大层间位移角的L15倍;2）上下各2层塔楼周边竖向结构构件的抗震等级提高 一级;3）加强收进部位以下各层结构周边竖向构件的配筋构造措施;4）加强体型 收进部位的楼板厚度（裙房屋面即为局部斜柱转换层），双层双向配筋且配筋率 不小于0.25%。（4）存在局部斜柱转换。本工程4层以上塔楼2根边柱采用斜柱转换。对 此，结构设计采取以下措施：1）底部两层设置为强制薄弱层，充分考虑竖向抗 侧力构件不连续对整体结构带来的不利影响;2）加强局部斜柱区域楼板厚度及配 筋，并对转换层楼板进行平面内应力分析;3）斜柱转换结构构件采用型钢混凝土, 从严控制轴压比并补充抗震性能化设计;同时对水平拉梁内型钢按受拉承载力不 小于斜柱水平拉力的要求进行设计;4)补充弹性时程分析计算。弹性时程分析计 算结果显示，结构在地震作用下的基底剪力由CQC法包络，结构楼层位移尚不 存在明显的突变。3、斜柱转换设计根据建筑功能要求，大楼底部两层通过平面开大洞及抽柱在入口处形成3 层通高共享空间，在5层及6层采用2层高斜柱对塔楼2根边柱进行局部转换， 转换跨跨度为25.2m。3.1 转换形式及受力性能分析对于3跨托2柱的情况，结构设计时对桁架转换和斜柱转换两种转换形式进 行对比分析。通过计算可知，在桁架转换形式下，受压斜柱的轴力较大，受拉斜 柱的轴力相对很小，说明受拉斜柱的利用效率不高。而斜柱转换形式下，斜柱轴 力有所增加，但避免了在混凝土结构设计中采用受拉杆件，便于施工。另外，由 于传统转换桁架斜腹杆较多，因而抗侧刚度较大。上部结构抗震设计时，转换层 上下侧向刚度比、楼层抗剪承载力比等指标均较难满足要求。因此，结构设计最 终采用斜柱转换。3.2 斜柱转换结构性能化设计目标鉴于转换结构的重要性，为提高转换构件的刚度和延性，转换结构相关区域 的上下2层构件采用型钢混凝土，转换柱截面尺寸为1300x1200,含钢率约6.3%, 混凝土强度等级为C55;斜柱截面尺寸为900x1000,含钢率约5.7%,混凝土强度 等级为C50。斜柱转换结构按抗剪中震弹性，抗弯中震不屈服设计。按建筑抗 震设计规范(GB50011-2010) 17度设防的水准，采用静力推覆法对塔楼进行 罕遇地震作用下的结构弹塑性变形验算。3.3 施工次序对转换结构内力及变形的影响结构设计时'，对带转换结构的高层建筑应考虑施工模拟对转换结构及周边构 件内力的影响。通过不同施工次序分析可知，转换柱按一次性加载和施工模拟加 载两种方法分别计算的轴力相差达20%,显示不同施工次序对关键构件的内力有 明II影响，且随着斜柱转换上部参与一次性形成整体刚度的楼层数量增加，转换 柱柱底内力相应变小。结语：当超高层建筑由于平面缩进，立面上出现斜柱，结构设计应根据传力路径， 对斜柱相关楼板传力机制，斜柱相关楼面梁传力机制，斜柱承载力及相关节点进 行分析。可采用布置预应力筋+增设非预应力筋等方式加强受拉层楼板。楼面梁 传力机制复杂，同斜柱角度、穿越楼层数、是否角柱和平面布置密切相关，水平 力影响范围不限于同斜柱直接相连的梁。斜柱计算长度和节点需要仔细计算分 析，节点设计需要关注节点域壁厚和加劲板布置。立面斜柱转换区域，转换层受 力机制同施工方式密切相关，为最大限度的使结构施工连续、顺畅，减少施工间 歇时间，综合结构受力和施工组织安排，采用逐层浇筑和封顶后浇筑两种施工方 案，针对不同转换区段采用不同的施工方案，并加强监测要求。参考文献：山曹正罡，严佳川，周.威，等,中石油大厦斜交网格X.型节点试验研究J. 土木工程学报,2012, 45 (3)： 42-48, 150.陈誉，魏琳,圆支管一H.型钢主管r型节点抗压性能试验研究j.土木工程 学报，2013, 46 (12)： 3-25.