谈民用建筑金属屋面系统的防火安全对策

●胡 波，安庆新

(1.上海市消防总队，上海 200051;2.廊坊荣盛建筑设计有限公司，河北 廊坊 065000)

近年来随着国内经济实力的提高，以及材料和技术的发展，金属屋面系统以其在防水、抗风、防雷及环保等方面的良好性能而呈现出快速发展的势头，除了在工业建筑领域，也被越来越多地应用于体育场馆、会展中心、航空枢纽等各类大中型民用建筑工程中。但是，金属屋面系统只是近年来才开始在国内有较多应用，还处于初期发展阶段，因此也逐渐暴露出一些缺陷和不足，消防安全隐患就是其中较为突出的问题，尤其是近年来新型金属屋面火灾事故屡有发生，有的甚至是短期内在同一个建筑物上连续发生，如济南奥体中心体育馆两次火灾。2008年7月27日，正在施工中的济南奥体中心体育

馆屋面发生火灾，火从屋面的西北部燃起，并很快蔓延扩大，经4.5小时扑救被彻底扑灭，过火面积约3 150m2。猛烈火势使过火范围内的保温、防水等屋面构造材料大量损毁，屋面金属板材也大部分被烧毁或严重变形，需要拆掉更换。同年11月11日，济南奥体中心体育馆金属屋面再次发生火灾，火灾部位在屋顶的东南侧，过火面积为1 284m2。过火范围内的金属屋面板材及保温、吸声等屋面构造材料基本损毁。因此，研究和解决金属屋面系统的消防安全已刻不容缓。

一、金属屋面系统的火灾特点

(一)火势蔓延快

新型金属屋面系统发生火灾时，由于金属板下的构造层内存在空腔构造，同时屋面处于建筑物最高处的顶部位置，通风条件良好，当可燃物充足时，火在其夹层空腔内将很快延烧，这与冷库建筑夹层墙体内可燃绝热材料着火时的蔓延特点有类似之处。此外覆盖在建筑物顶部的金属屋面一般都在水平方向连成整体，因此其内部的构造空腔通常是连通的，一旦引燃火势将迅速扩展蔓延，导致金属屋面大面积烧毁。

(二)扑救难度大

金属屋面系统一般用做大跨度空间建筑物，位于建筑物的最上部，而屋面下方是高大宽敞的室内空间，因此发生火灾时无论从室外还是室内进行扑救都相当困难，同时金属屋面通常都设计成一定的曲面造型，屋面坡面复杂，加大了登顶扑救的难度。金属板作为屋面的主要防水屏障，板与板之间通过直立锁边等连接方式咬接为防渗漏的整体屋面体系，但这种连接方式较为紧密，灭火时消防水流受阻挡很难进入板下着火部位，反而顺着屋顶表面大量流失，致使消防员不得不破拆金属板再灭火，给扑救造成了很大的阻碍。

(三)火灾危害严重

金属屋面火灾不仅会烧毁大量的防水、保温等屋面材料，也会损毁价格不菲的金属板材，造成很大损失。尽管金属屋面板是不燃材料，但它们多为铝、镁、锌等熔点较低的轻金属合金制成，而且板的厚度很小(一般在1mm以下)，其耐热能力更低，在火灾高温作用下很容易因熔融而被烧毁，或由于高温作用严重变形而无法使用。其他不燃屋面材料受大火熏烤及灭火水流等作用，也会产生污染、损毁而损失。

采用新型金属屋面的建筑物，很多是体育馆、展览馆、空港候机楼等高大空间的公共建筑物，几乎都是采用大跨度钢结构作为屋顶承重系统，因此金属屋面系统的火灾还会威胁到其下部的屋顶承重钢结构，严重时可能造成空间钢结构局部变形、失效甚至垮塌的严重事故。金属屋面系统多用于重要的公共建筑物，一旦发生火灾将会造成严重的间接损失，如工期延误导致的重大损失、恶劣的舆论效应和的严重的政治影响等，如果这种火灾是发生在建筑物使用期间，其造成的损失和影响就更是难以预料了。

二、金属屋面系统的火灾危险性

(一)施工过程不规范

上述金属屋面火灾事故中，点火源都是施工中的违章用火，如违反安全规定进行电焊作业，产生高温或电焊熔渣引燃可燃物而造成，有的甚至是违章动用明火所致。此外金属屋面系统在设计时一般是作为屋顶的防雷接闪系统，是否存在雷击起火的可能目前还不能定论，在这方面还需要开展有关研究及收集国内外相关火灾案例提供支持。

(二)屋面组成材料的可燃性

新型金属屋面发生火灾的根本原因是屋面构造中存在可燃材料，这些材料主要包括屋面防水和保温等构造材料等。从构造原理上金属屋面属于自防水屋面体系，但很多工程为提高屋面防水等级增设了附加(二道)防水层，一般二道防水常采用防水卷材，如SBS改性沥青、APP防水材料、自粘橡胶沥青、聚丙乙烯、三元乙丙橡胶、PVC防水卷材等，这些防水卷材或者是用石油化工的副产品制成，或者主要成分为有机高分子材料，因此材料本身绝大多数都是可燃甚至易燃材料，这些防水卷材一般在其产品说明中都标有施工铺设的防火安全要求，但即使如此其发生火灾事故的案例仍比比皆是。金属屋面系统有的采用聚苯乙烯、聚胺脂等氧指数很低的易燃保温材料，不仅燃烧时热释放量较大，同时生成大量烟尘和有毒气体，其中聚苯乙烯在受火后还会收缩、熔化，导致屋面构造系统内产生空腔，燃烧的滴落物还具有引燃性。除保温、防水材料外，新型金属屋面系统中还有一些零散的构造填充材料及连接、固定件，也有使用可燃材料如塑料等制成的。此外由铝、镁等轻金属材料制成的金属屋面板材，由于其燃点较低，在火灾高温作用下也会被烧融。需要引起注意的是，目前市场中很多产品虽然进行了阻燃处理，并经材料防火试验标定为难燃材料，但在真实的建筑火灾中，受到高温、高热辐射作用时仍会发生燃烧。

(三)屋面构造与防火安全问题

金属屋面系统的构造做法比较复杂，其内部各个构造层次之间，特别是金属板与其下方的附加卷材防水层和保温层之间，往往存在着一定的空隙(即空腔构造)。火灾事故充分表明，金属屋面系统内部的可燃材料一旦着火，燃烧往往是从金属板下部的构造空腔内部蔓延扩大，但消防扑救却很困难，因此往往导致严重的火灾损失。同时，由于金属屋面与屋顶承重构件之间并无实体的屋面结构层相隔，火灾还可能对下部的屋顶支承结构(主要是钢结构构件)造成威胁。

三、金属屋面系统的防火安全对策

金属屋面系统火灾的屡次发生，不仅给人们以警醒，也使解决该类屋面系统的防火安全问题变得刻不容缓。对新型金属屋面系统防火问题，今后应重点考虑如下几个方面的防火安全对策。首先，要积极开展调查研究。要通过对国外先进技术的借鉴和针对国情的自主创新标准的研究，开发出具有独立知识产权的，能彻底解决金属屋面系统防火问题的工程技术和实用产品。其次，应积极开展试验研究。要开展有关金属屋面火灾与防火的试验研究，如雷击与金属屋面火灾关系的研究、火在金属屋面构造夹层中的发展与蔓延规律的研究等，并开发适合我国情况的金属屋面防火试验方法。再次，积极制订标准规定。各级政府及有关部门应着手制订和完善有关金属屋面防火设计、施工的相关规范和标准，进一步规范金属屋面市场，减少火灾安全隐患，为新型金属屋面产业的发展创造良好有序的条件。

［1］安庆新.浅谈新型金属屋面系统的防火安全问题［J］.华中建筑，2009，(5):88－92.

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