关于结构超高层楼板防火设计研究

摘 要：南京经济的蓬勃发展，促进了超高层建筑的一轮又一轮的摩天狂潮。首次摩天的超高层建筑为南京的老城发展格局打下了基础，吸引后继者集聚老城南北中轴和东西大道，尤其是商业中心区的高楼建设，成为这个时期南京摩天建设的主力。超高层的结构设计中，压型钢板的组合楼板结构因为能够充分利用钢材与混凝土的力学特性，具有刚度大、抗震性能好等优点。文章将分析正在建造的超高层的压型钢板—组合楼板的构造牵涉到的防火问题并做一些研究讨论。

关键词：超高层压型钢板组合楼板;防火措施

2003年，河西新城规划作为南京城市发展史上第一个先整体统一规划、后组织实施的城市区域，历经15年，河西已经发展成为南京城市新中心，也是现代化、国际化大都市的标志区。

一、 项目背景

华新AB地块位于南京市建邺区河西大街以北、江东路以西，燕山路以东、富春江西街以南。项目总用地面积约9.6万平方米。

二期建筑主要功能：二期附楼购物中心（华采天地）已于2019年5月开业，商业总面积约12.5万平方米。自2015年南京市院开始设计1号楼超高层264.4米，地上58层，钢管砼混合钢框架—核心筒结构，钢梁+压型钢板组合楼板设计：压型钢板—混凝土组合楼板：其中压型钢板的基材采用 0.75毫米厚缩口型压型钢板;楼板厚H=120毫米每槽内放置底部附加受力8钢筋，钢筋间距不小于160毫米。

二、 项目楼板设计防火理念

1号楼的楼板的压型钢板作为楼板承担结构受力作用，因压型钢板作为受力构件时候，需要按照主体结构防火要求。查GB50016-2014《建筑设计防火规范》附表1，120毫米的现浇整体式梁板，10毫米和20毫米的保护层厚度，耐火极限分别为2.5/2.65小时。可以认定，该工程原楼板本身的防火时效不小于2.5小时。

招标图中，结构施工说明标注楼板耐火极限为1.5小时，梁耐火极限是2.0小时。新版《建筑设计防火规范》从2015年5月1日实施，过渡期为2015年10月1日，因此，该项目出图时按照老规范要求执行。

三、 项目消防超限审查规定

2017年4～5月召开了江苏省公安厅消防局苏公消【2017】35号关于印发《南京华新城AB地块二期工程消防设计专家评审会会议纪要》的通知：其中会议后的专家评审意见：避难层的上、下层楼板和梁的耐火极限不低于3小时。

四、 项目消防规定

2017年7月份的现场施工图，明确1#塔楼避难层上下层楼板，梁耐火极限3小时，同时，其他楼板耐火极限为2小时。

五、 消防设计规范产生变更

（一）设计要求

结构总说明中7.1钢结构的防火应符合《建筑设计防火规范》（GBJ 16）、《建筑钢结构防火技术规范》（CECS 200：2006）的要求：

《建筑钢结构防火技术规范》4.1.3钢结构采用涂料防火保护，非膨胀型防火涂料厚度不小于10毫米。

（二）设计要求

施工图结构总说明中7.3防火涂料性能、涂层厚度及质量要求应符合《钢结构防火涂料》（GB 14907）和《钢结构防火涂料应用技术规范》（CECS 24）的要求：

1. 《钢结构防火涂料应用技术规范》（CECS 24）中第2.0.3条厚涂型钢结构防火涂料技术性能附录2试验：涂料厚度40～50毫米;对应耐火极限不低于2.5～3小时。

2. 《钢结构防火涂料》（GB 14907-2018）代替了设计图纸中的GB14907-2002提出了膨胀性及非膨胀性的防火涂料;其中技术要求5.1要求中5.1.5非膨胀性防火涂料因其在火灾中不发生膨胀，自身具有隔热性形成防火涂层，涂层厚度不应小于15毫米，且可以达到防火时间3小时。

3. 总结新老标准的主要区别：试件失去承载能力（最大弯曲变形量达到L02/400h）达规定平均温度（538℃）;变形未到，温度先到，燃烧试验的条件更苛刻。

4. 防火产品的影响：新老规范的时间在旧版标准认证证书自2019年6月1日实施GB14907-2018《钢结构防火涂料》实施之日起，仅用于之前销售的产品验收之用，不得再生产、销售旧证书覆盖的产品;考虑新老标准相结合问题，已施工完工部分按照老标准验收，后续待实施部分按照新标准来施工执行。既符合国家规范要求，也与实际实施情况一致。

5. 满足防火要求措施

（1）防火板：①考虑超高层建筑在施工采用防火板优点：存在龙骨方式固定，与楼板连接可靠;整体抗震好;结构稳定，使用寿命相对较长;干作业，不受气候条件影响。②超高层施工缺点：须预留其他管线安装空间;交叉作业协调单位多;工序多，施工相对复杂;造价高。

（2）防火涂料：考虑到施工便捷，选取防火涂料作为防火措施。其中材料选择：①水泥基的缺点：刷胶挂网分层工序多与镀锌板黏结差，易开裂脱落难满足现场施工需求。②石膏基非膨胀型防火涂料：轻质高效耐火时间可达4小时附着力强;施工便捷机械喷涂一次成型不刷底胶不挂网。

6. 造成后果：因避难层的楼板的防火涂料新老規范问题，设计变更现场签证达到了五百万元。

六、 总包施工管理中的讨论

（一）相关设计规范

根据《组合楼板设计与施工规范》（CECS273：2010）第 7.1.4 条规定：“无防火保护的压型钢板组合楼板的耐火极限可采用耐火测试方法或计算方法确定。采用耐火测试方法确定耐火极限时，测试试件的各楼板参数及边界条件应与实际工程相同，并应符合现行国家标准《建筑构件耐火试验方法》GB/T9978的规定。”

（二）设计说明要求

因受组合楼板的现场施工水准、工程做法，压型钢板材料品质及相关材料选型，楼板配筋等因素的影响，设计院为确保楼板满足建筑防火要求，特在设计说明规范条文施工图中均注明组合楼板耐火时间须通过施工单位的防火计算、相关耐火检测试验，两者都通过检测后方可进行铺设施工。

（三）总包施工管理中的问题

1. 2019年4月开始塔楼组合楼板施工，施工前提供压型钢板布置图。

2. 2019年5月8日1#塔楼压型钢板组合楼板耐火极限时间及防火保护措施等相关议题于项目现场进行会议，总包单位提供2018年12月11日耐火试验检测报告，得出结论：压型钢板耐火极限大于1.5小时，并提出须根据检测结论要求增加防火保护措施以满足设计要求。

3. 总包单位应按照施工图纸设计要求标准层组合楼板耐火极限2.0小时进行耐火实验。

4. 设计要求中避难层上下3小时防火时间，应采取防火措施达到设计要求。

七、 压型钢板组合楼板的防火设计讨论

（一）根据《高层民用建筑钢结构技术规程》（JGJ99-2015，2016年5月1日实施）11.3.1条：“当压型钢板组合楼板中的压型钢板不充当板底受拉钢筋参与结构受力时，压型钢板可不进行防火保护。”其中施工图在压型钢板底沿压型钢板板肋方向，每槽内放置一根直径为8的钢筋，该钢筋作为承载受力钢筋，同时提高防火设计承载力，满足普通楼层压型钢板组合楼板2.0小时耐火极限，可不进行防火保护。见图1。

（二）从结构设计方案与防火超限审查角度，压型钢板组合楼板设计对比：金鹰世界结构楼板：采用压型钢板-混凝土组合楼板;压型钢板的基材采用0.75毫米厚缩口型压型钢板;楼板厚H=120毫米;板面拉通钢筋为10@150双向，每槽内放置底部附加受力8钢筋，钢筋间距不小于160毫米;设计说明注明压型钢板板底不涂防火涂料;此处楼板的压型钢板作为模板使用，上部設置的双层双向钢筋作为混凝土楼板承担结构受力作用，即不用与结构楼板防火要求相同涂刷防火涂料。

八、 设计管理与总包施工管理反思

此后期设计超限楼板应该避免此类问题：压型钢板组合楼板不配正弯矩钢筋，不涂防火涂料的情况下，在满足一定厚度的混凝土楼板时可以满足防火要求，并在日常的设计工程管理中应该要求总包单位在图纸交底时注重超高建筑的施工周期会存在新老规范变更问题，做到总价包干，避免后期的设计变更。

参考文献：

[1]GB14907-2018，钢结构防火涂料[S].北京：国家市场监督管理总局，中国国家标准化管理委员会，2018.

[2]CECS24：90，钢结构防火涂料应用技术规范[S].北京：中国工程建设标准化协会，1990.

[3]韩海林，毛小勇.压型钢板组合楼板耐火极限的理论研究[J].消防科学与技术，2001（5）：4-6.

[4]白力更，马德志.压型钢板-组合楼板耐火试验和破坏模式的探讨[J].钢结构，2006（1）：78-81.

作者简介：

龙玫，华新（南京）置业开发有限公司。