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防火玻璃的功能是為建筑內人員提供充足的安全逃生時間,同時能夠保證救援通道暢通。防火玻璃能隔絕火焰、煙氣、熱和其他燃燒產物,這對于逃生通道的安全至關重要。防火玻璃在提供一定程度上的安全的同時,比傳統的隔墻更加美觀,因為玻璃是透明的,陽光可以照射到建筑之中。將火勢控制在一定范圍之內能降低起火建筑及其相鄰建筑的火災損失,也減少了修復建筑的工作量。毋庸置疑,被火災燒損建筑的重建和重新裝修需要耗費大量的時間和資金。如果火災沒有得到有效控制,建筑的完整性遭到破壞,會造成建筑局部或整體坍塌。而建筑坍塌將造成巨大的財產損失和人員傷亡。
2防火玻璃完整性和防火玻璃隔熱性
最基本的一點同時也是經常被忽視的一點,就是防火玻璃應當作為一個防火系統來全面考慮。防火玻璃系統的耐火等級需要綜合考慮系統各因素:包括防火玻璃、封堵材料、固定劑和框架的耐火等級,必須經過檢測來確定。防火玻璃性能有兩類:
(1)防火玻璃完整性。這由耐火時間來判定。被測試系統必須將火勢控制在一定范圍之內,并且保證受火的背面沒有火焰。玻璃的彎曲程度,按照時間/溫度來衡量,所依據的標準是BS476第20~22條,或歐洲標準EN1363系列。根據這些測試結果,防火玻璃可按耐火時間劃分為30,60,90,120和180min5個耐火極限等級。
(2)防火玻璃隔熱性。當防火玻璃受明火作用時,其背火面平均溫度不超過160℃,這是由防火玻璃的導熱能力來確定。在樓梯間和走廊安裝具有絕熱能力的玻璃是大有裨益的。例如,樓梯間和走廊的溫度不能過高,以便為樓內人員和消防員提供安全的通道。我們對于防火玻璃在火災性的理解,以及防火玻璃技術上的進步,都給防火玻璃裝配帶來技術上的革新。與以往防火玻璃(如夾絲玻璃)不同的是,現代防火玻璃更加透光,更加美觀。一些防火玻璃在火災中能夠保持透明,而一些防火玻璃則使用膨脹層制造不透明的防火隔熱板。這類防火玻璃遇到火焰會產生泡沫層,使防火玻璃會變白。使用這種防火玻璃的好處是雙重的:①消防員能夠更加快速準確地判斷起火的位置,這也表示防火玻璃背火面的空間能夠用作疏散火災中慌亂的人群。②由于著火后防火玻璃變得不透明,人們看不到火的真實情況,因此能夠有效減少恐慌。這也是這類防火玻璃的潛在優勢。
(3)瑞士教堂。2009年,作為二級古建筑的瑞士教堂,耗資200萬英鎊進行了翻修和現代化改造。翻修工作的一大重點在于保持該建筑的原始特征。這幢于1775年在倫敦考文特花園中心建成的優美建筑,證明了防火玻璃可以很好的融入一幢古建筑當中,提升了建筑的防火性能而又不會對建筑外觀造成大的改變。翻修工程包括修復其外觀、內部裝修和安裝新窗戶。所有的玻璃都被換成了防火玻璃,從而大大提升了建筑的防火能力。防火玻璃系統能夠在著火后30min內保持完整有效。防火玻璃系統也可安裝在建筑中心———中央大廳。
3古建筑中的防火玻璃
盡管新建筑當中使用許多防火玻璃,但是人們逐漸認識到,在傳統的古建筑當中也應該使用防火玻璃。這里也就給我們提出了一項挑戰:古建筑按照最新的消防安全標準改造,而又不能影響其本質特征、美觀和功能。防火玻璃的使用能夠使古建筑的屬性得以保存,同時又受益于現代防火技術。古建筑的各種特征能夠得到保護的同時,其安全得到保障,并且能夠在能源節約和碳排放方面得到改善。在改造古建筑時,承包商和施工方可能會遇到困難,因為一些人反對新材料的使用,他們認為新材料和建筑的時代特征和原始結構風格不相符。然而,使用新材料好處就在于當建筑發生火災時,能夠將火勢控制在一定范圍內而不對建筑造成無法修復的損害。這可以防止市級和國家級的古建筑被大火毀壞,也使得建筑的擁有者有機會保護和恢復古建筑昔日的輝煌。現代建筑受益于增設的保護設備,例如水噴淋系統。在古建筑中安裝這樣的系統難度大,而且會對建筑造成破壞。透光的防火玻璃可作為分隔和門面板與建筑內部融合,為同時滿足建筑特征的完整和消防安全要求提供了行之有效的解決方案。
4一些建議
希望通過安裝特定的防火玻璃來達到對建筑最大程度的保護和最好的防火效果,在這里可以采納以下建議:
(1)顧問、建筑師、承包商和施工方必須共同努力,以保證玻璃的種類和耐火等級達到要求。有些玻璃系統只能保證完整性,而一些可以保證完整性和隔熱性。
(2)在人員密集場的大型建筑,例如博物館中安裝防火玻璃時,應當遵循建筑防火設計規范和風險評估結果。
(3)切記,防火玻璃必須作為一個防火系統來全面考慮,在設計選用防火玻璃時,要注意玻璃板塊尺寸與耐火性能等級的對應關系。當然,防火玻璃的制造商也參與選定和安裝防火玻璃的過程中。在今天的市場中,偷工減料或不了解防火玻璃的使用范圍,會給建筑帶來風險,甚至導致致命的后果。
(4)貝德福德治安法庭大樓。貝德福德的治安法庭大樓是一幢二級古建筑,該建筑120萬英鎊的修復工程中其中一項就是安裝防火玻璃。這幢哥特式建筑始建于18世紀,現在已經安裝了防火玻璃門、屏風和窗戶,提供了防火完整性和隔熱性,也提升了建筑外觀。作為一個公共建筑,治安法庭大樓每周客流量達到上千人,因此在該建筑中安裝最高等級的消防設施是十分必要的。針對該建筑特點的防火玻璃系統,遇火能夠變得不透明。這樣的玻璃能夠隔絕火焰、熱量和熱煙氣長達180min,為逃生提供充足的疏散時間。
5產品革新
實際工程托換結構中,預應力托換梁采用C40混凝土,抗壓強度為26.8MPa,彈性模量為3.25GPa。非預應力托換梁采用C30混凝土,抗壓強度采用20.1MPa,彈性模量3GPa。鋼筋采用HRB400鋼筋,屈服強度實測值為465MPa。混凝土本構關系采用《混凝土結構設計規范》附錄C建議的本構關系,鋼筋采用雙折線本構關系。預應力鋼絞線張拉控制應力為1395MPa,考慮預應力的摩擦損失σl2、鋼筋松弛損失σl4和混凝土的收縮徐變損失σl5,最終預應力筋的實際預應力為843MPa。采用ANSYS軟件建立托換結構的實體模型,建模選用單元類型為solid65單元、link8單元和solid45單元。主要研究對象為下部托換結構,只建立托換結構的實體有限元模型,上部塔體簡化為均布荷載施加在托換結構上。有限元模型中預應力梁、非預應力梁和托換底座筏板混凝土均采用solid65單元用來模擬,鋼筋混凝土采用整體式模型,非預應力鋼筋彌散在混凝土單元中。預應力鋼絞線采用link8單元模擬,預應力通過降溫法施加。在邊托梁下設置鋼滾軸,作為托換結構的支座。邊托梁下部鋼滾軸采用solid45單元模擬,鋼滾軸與托換邊梁之間的連接方式采用剛性連接,模型采用自由網格劃分,施加在托換結構上的荷載主要是上部的塔體自重、混凝土護筒自重和托換結構自重。其中上部結構自重按照均布荷載施加在托換結構筏板頂面,三階混凝土護筒下的等效均布荷載分別為:第一階護筒下荷載73.5×10-3MPa,第二階護筒下荷載49×10-3MPa,第三階護筒下荷載為26.95×10-3MPa。托換結構自重荷載通過施加重力加速度得到,托換結構總重量為2.42×105kg,重力加速度取為9.8N/kg。托換結構邊托梁下部以200mm等間距布置直徑為100mm的鋼滾軸,有限元計算時將邊托梁下部的鋼滾軸作為托換結構的豎向支座,為托換結構提供豎向約束。為確保上部結構的安全,使平移工程中托換結構具有足夠的安全儲備。文中以托換結構混凝土開裂作為極限狀態,對托換結構的混凝土開裂前安全儲備進行了分析。在分析中,由于預應力托換梁承受大部分的上部荷載,預應力托換梁會比非預應力托換梁開裂早。分析中將預應力托換梁的開裂荷載作為托換結構的承載力極限荷載。分析中采用的方法是通過在有限元模型加載面上逐級增加荷載,直到托換結構預應力托換梁開裂。為保證托換結構在平移過程中不發生開裂。
2計算結果和分析
在計算過程中當荷載施加到475.01×10-3MPa時,預應力托換梁跨中最大拉應力達到混凝土抗拉強度2.39MPa,當再施加下一荷載子步時,托換結構預應力托換梁混凝土開裂,出現了拉應力釋放現象。這說明托換結構的開裂荷載為475.01×10-3MPa,此開裂荷載即為托換結構的承載力極限荷載,極限荷載對應的上部結構自重為490t。文中研究的古塔平移工程中設計的托換結構承載能力安全儲備系數為1.58。托換結構的承載力安全儲備系數的評判標準現今還沒有一個明確的標準,文中參考規范中采用的單一安全系數法和《預應力混凝土結構設計與施工》一書中預應力受彎構件的安全系數,考慮托換結構是臨時結構只在平移施工過程中起作用。文中分析過程中,將托換結構的承載力安全儲備系數安全值定義為1.5。托換結構的承載力安全儲備系數為1.58,大于定義的安全儲備系數1.5。說明托換結構具有足夠的承載力安全儲備,能夠抵抗平移施工過程中可能出現的超載或其他不利的狀況,為古塔的平移施工提供一定的安全保證。
3結語
(一)初步勘驗千佛殿為10m×10m的方殿,內部四周墻上有千佛壁畫,中間有一長約2m,高1.2m擺放佛像的佛臺,佛像已燒失。東墻上方立坊與平板枋已全部炭化,墻內中間兩根立柱向南面炭化程度明顯重于向北面,其上方六塊斗拱板最南側兩塊已缺失,斗拱板上的挑檐檁南半部分已燒失,殘留部分由中間向北逐漸變粗。南墻立坊和平板枋全部過火炭化,其上部東半部的斗拱板、斗拱、挑檐檁及過梁已全部燒失,西半部殘留有三塊斗拱板和部分斗拱、過梁。西墻上有兩塊斗拱板缺失,墻上建筑構件過火炭化,殘留部分形態較完整,與環境勘驗西墻外側對比,墻外側的構件僅有煙熏痕跡,未過火。北墻后門燒失,門框全部炭化,門上方泥臺塌落,墻上壁畫煙熏痕跡明顯。門上方一塊斗拱板燒失,門上方對應的挑檐檁、過梁燒蝕變細,北墻上其余建筑構件過火,炭化物東側殘留較西側多。上述痕跡呈現出火勢從千佛殿東南角向四周蔓延的特征。
(二)細項勘驗對東南西北四面墻內側的壁畫勘查發現,東墻南半部壁畫有一道明顯的半“V”字形斜線,斜線南側佛像壁畫局部高溫發白,輪廓模糊,斜線北側佛像壁畫溫度均勻,煙熏痕跡嚴重,無局部高溫特點(見圖2所示)。斜線向上延伸至東墻南起第二立柱偏南0.15m。其余三面墻上的壁畫以煙熏痕跡為主,無明顯變化。在東墻土坯上方勘驗發現,沿殿東墻立坊內側根部由南起第二立柱至東墻和南墻連接處發現若干段鋁導線,最長的一段端部發現有熔珠,熔珠位置對應東墻南起第二立柱南側0.15m(見圖3所示)。由殿正門沿燒毀佛像前至殿東南角對地面殘留物開始挖掘。現場塌落層次由下之上依次為:佛閣木板,樹脂材料佛像殘留物,木板,土及瓦片。挖掘發現:監控攝像頭支架彎曲變形,前段轉頭處有部分本漆脫落,監控攝像頭殘骸鏡頭朝下。沿東墻、南墻磚臺接近地面處有若干木質隔板,靠近東墻一側已碎裂成大小不等的碎片,向西、向南木板基本成型,邊緣規則整齊,過火炭化,煙熏痕跡嚴重,部分木板表面仍有紅色油漆,翻起隔板下表面煙熏痕跡仍然很重。沿東墻磚臺清理出七塊磚雕,南起第1塊到第4塊煙熏痕跡較重,第5、6、7塊有局部高溫過火痕跡,部分位置局部過熱變成土黃色。與東墻壁畫“V”字形痕跡底點對應,且與東墻上方鋁導線熔珠發現處對應。以上痕跡呈現出在火災初期有明火掉落,東墻南起第5塊到第7塊青磚臺受明火作用的痕跡特征。
(三)專項勘驗對千佛殿的供電線路進行勘驗,從范村公共用電引入圓智寺東院地下室三相四線制電源,供全寺用電。從地下室引出一相沿新修寺院的西墻敷設到南側,到禪堂院西南角的雙扇門處設有一個二級配電柜,配電柜設有1個40A總空氣開關,下設有3個20A空氣開關,從最西側20A空氣開關引出線沿鐘樓、伽藍殿前沿,布到千佛殿的東南角,從東南角引入千佛殿后分為南北兩路,向南給正門北側上方兩個照明燈供電,向北給東墻南起第二立柱處的監控攝像頭供電。勘驗發現,二級配電柜中4個空氣開關在滅火過程中由消防戰士斷開,在滅火前呈閉合狀態。在東墻上方發現的鋁導線,接近監控攝像頭處一端鋁線完好,端頭有4個熔珠,為電熱熔珠,南側的鋁線被燒成短節。二級配電柜的西側給千佛殿供電的20A空氣開關下方其中一根引出線的絕緣皮有局部過熱痕,過熱后發硬、發僵、龜裂,地下室為其供電的這一相熔斷片熔斷。正門內東西兩側各有一根前檐金檁由屋頂跌落至地面,對兩根木梁上的鐵釘剩磁進行檢測,發現均有剩磁,由東至西逐漸增強,由0.2增至0.4。以上勘驗呈現出在這兩根木梁的附近發生過過電流。
(四)火災物證技術鑒定勘驗人員對東墻土坯上方發現的帶有熔珠的鋁導線進行了現場提取,并將其送至火災物證鑒定中心,鑒定結論為短路熔痕。
二、火災事故原因的認定
根據調查訪問和現場勘驗,起火部位位于千佛殿東南角,起火點位于千佛殿內東墻南起第二立柱南側佛閣上。起火原因分析如下:根據當日氣象條件、現場勘驗情況、調查訪問情況,可排除雷擊起火、人為放火及自燃、用火不慎、遺留火種。據火災第一發現人寺內居士胡某陳述:進入千佛殿內煙霧較大,東南角處有明火。多名證人證實殿內東南角有監控攝像頭。對照千佛殿原貌圖,東墻南起第二立柱上方安裝有監控攝像頭,附近無照明設備。現場痕跡表明東墻南起第二立柱南側0.15m發現帶有熔珠的鋁導線,且其下方對應起火部位和起火點,綜合調查訪問、現場勘驗及物證鑒定結論,綜合認定起火原因為殿內監控攝像頭電源線短路引燃電線絕緣皮,進而引燃周圍可燃物。
三、啟示
1.1仿古商業街的后現代性
現代主義建筑大多數都是強調使用功能性,很少去強調建筑的裝飾性。那么從建筑的形式和意義去分析,商業街的仿古建筑應屬于后現代主義。而且很多商業街在進行仿古建筑設計時,也運用了各種各樣紛繁復雜的傳統元素。如果仿古商業街能夠充分地考慮到地域文化和傳統內涵,那么商業街建筑就可以成為文化傳承的主要載體。
1.2仿古商業街的商業性
商業街的根本目的就是實現商業利益。因此,更多的開發商將商業街的設計采用仿古建筑是為了實現經濟效益。作為一條商業街,首先要在使用功能上遵循功能合理性,然后再進行考慮仿古性建筑設計。如果要建設仿古商業街,那么首先需要考慮以下幾個方面的問題,如何仿古、仿古的意義、仿古所傳承的文化內容是什么等,以此來凸顯仿古的真正用意。現代人們為何鐘愛百年的文化商業街,因為其更多的承載著一個城市的文化內涵。其就像現代社會的人們吃慣了大魚大肉,如果去吃一些野菜的話,就會有一種不一樣的感受。因此,需要去考慮生長在鋼筋混凝土建筑里的人們真正想要的是什么建筑,如果更好地將地域文化和傳統內涵展現給人們,這些才是仿古商業街必須去面對的問題。
2現代商業街仿古建筑方法
2.1拆除重造
將舊建筑進行整體拆除,然后在拆除的位置上按照設計的年代風格進行重建。這種拆除重建的方法,從設計方和施工方的角度而言,不但可以節約時間,而可以節約大量的資金。首先,對舊街道房屋進行整體拆除的話,設計者就相當于在一片空地上進行設計,根本不需考慮如何更好地保護文物。另外,新的商業街設計風格可以按照某一個年代的風格進行統一規劃,這樣就可以在人力和物力節約大量成本。這種拆除重建的方法固然有自身的優勢,然而它也抹殺了人們對舊街道一些記憶,將傳統建筑文化的底蘊進行了“拆除”。換而言之,這些百年老街可以認為是一筆重要的文化遺產,其不屬于某一代人的,任何人都沒有權利將之摧毀。
2.2局部改造
局部改造就是在保留一些原建筑的基礎上,對一些局部外觀進行改造,或者是對舊街道進行整體的景觀規劃。這也是很多旅游景點慣用的方法,例如我院設計的文殊坊,文殊坊是國內最集中的禪文化中心之一,匯集了千年古寺文殊院,道教圣地五岳宮以及愛道堂、金沙庵等多處古跡,被譽為“都市禪林”。
3解析仿古商業街設計失敗的原因
雖然,國內商業街更多是采用仿古建筑設計,但是沒有繼承原有的傳統文化,以至于失去了原居民生活的氣息。讓人們感覺到商業街的仿古建筑大多只是流于形式,給人一種膚淺的感覺,也可以看作是換了外衣的便利商店而已。例如蘇州寒山寺古街改造工程,其主要是以具有1400多年歷史的蘇州寒山寺為中心,因為蘇州寒山寺是非常著名的佛教圣地,擁有著非常悠久的歷史和古香古味的建筑群。政府和開發商意識到蘇州寒山寺所能夠帶來的商業價值,于是在寒山寺的臨近地段進行了商業街規劃,建造出了一條在建筑風格、比例等多方面都極為相似的仿古街道。從外觀上觀察,仿古商業街和寒山寺的建筑風格是一致的,不存在任何不協調的地方。然而在蘇州寒山寺的仿古商業街的建造時,將原有的居民全部搬遷,失去了原有的生活氣息,而且出現了很多五花八門紀念品的商店,以至于后來的游客只認為這只是一個現代便利店而已。如果在進行現代商業街仿古設計時,更多是考慮風土人情和傳統文化,而不僅僅是建筑風格,那么商業街的仿古設計也會取得一定的成功。
4小結
1.1檢查安裝條件(a)將(其他部位)現澆達到條件的混凝土情況了解清楚,做到心中有數;(b)按安裝施工需要檢查腳手架,該加固的加固好;(c)將安裝施工的安全防護措施檢查一遍,該調整的進行調整。
1.2安裝角梁首先進行抄平定高度,定出出調尺寸點或線。4根角梁要求挑出一致,扳出弧度一致,并分別設點標記進行控制。
1.3現安裝角梁模板(a)將配好的角梁模板架好,進行固定,封上老角梁堵頭;(b)將拼板帶釘在外面,保證混凝土截面不受影響,然后通知土建方綁好鋼筋;(c)根據拉結需要,從外面釘入長12cm左右的鐵釘,釘尖做變溝處理,大約為1cm。釘子間距在15cm左右,但要根據板材情況靈活掌握;(d)為防止混凝土振搗脹開模板,必須對整個模板進行加固處理,可穿螺桿,也可用鋼管卡牢;(e)檢查模板,澆筑混凝土之前,如四面角梁同時支好,要核對高度及出挑尺寸。
1.4安裝老檐椽(a)分椽花定正身椽,根據大約按一椽一當從明間正中定好,椽當坐中,然后分出椽花,頂上2根坐中兩側正身椽各1根,釘好靠近角梁兩端的最后一根正身椽,然后拉線調好,支撐架管,按椽花進行擺放、固定,固定方法主要前端依靠小連檐,后端依靠挑檐枋模板;(b)平身椽、小連椽定好后,鋪釘望板;(c)望板要盡量擠緊,并錯開接頭,用長10cm鐵釘釘牢;
1.5安裝飛椽及冀角望板翹飛(a)先根據老椽相對椽位釘上正身飛椽,壓好望板,用長10cm鐵釘釘牢;(b)釘好大連椽,大連椽捧在仔角梁前端并調好弧度;(c)根據大連椽弧度,使冀角飛椽認上弧線,把后尾釘在望板和老檐椽上,冀角椽側立面如垂直度不夠可用工具略刮一下。
1.6刷瀝青油全部望板鋪裝完畢后,普刷防油(瀝青油)3道。
1.7安裝絲杠刷完瀝青漆在每根椽飛中線部位打Φ14mm孔用Φ12mm絲杠5道固定椽望(絲杠下部一個螺母一個墊片,上面一個螺母一個墊片固定椽望,為保證椽望與混凝土上結合要求,望板上預留長10cm絲杠,頂部安裝螺母2個和Φ1.5cm墊片一個)。
1.8檢查清理(a)絲杠安裝完畢進行坡面徹底清理。(b)為避免混凝土跑漿,望板縫粘貼雙面膠條(c)全部工程完工后,將所有支頂架檢查一遍,有松動者加固,特別吃重部位加扣件,以待綁扎鋼筋澆筑混凝土。
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