Текст книги "Пожарная безопасность конструктивных решений проектируемых и реконструируемых зданий"

Л. А. Гинзберг, П. И. Барсукова
Пожарная безопасность конструктивных решений проектируемых и реконструируемых зданий

ПРЕДИСЛОВИЕ

Выполнение требований пожарной безопасности зданий и сооружений является одним из основополагающих при их проектировании и возведении. Поэтому при обучении будущего специалиста в области строительства вопросам приобретения им знаний в этой сфере следует уделять пристальное внимание.

В процессе учебного архитектурно-конструктивного проектирования вновь возводимых и реконструируемых объектов различного назначения студенту, особенно обучающемуся по заочной форме, сложно, а порой и просто проблематично грамотно обосновать с позиции пожарной безопасности выбор принимаемых им решений конструкций несущего остова и ограждений объекта, руководствуясь только набором соответствующих СНиП.

Эта проблема вызвала необходимость систематизировать и представить в доступной форме данные о современных требованиях к огнестойкости и огнезащите строительных конструкций, а также данные о фактической огнестойкости и пожарной опасности достаточно широкого спектра конструктивных элементов, применяемых в зданиях различного назначения.

Материал учебного пособия выстроен в четкой логической последовательности с обозначением поэтапности действий по решению конструктивной пожарной безопасности в любом архитектурном объекте, рассматриваемом в курсовом и дипломном проектировании.

Огромная благодарность выражается выпускникам кафедры архитектуры Мельниковой (Грековой) Арине Алексеевне и Новоселовой (Кещан) Анне Егиевне за неоценимую помощь в подборе материала и оформлении данной работы.

ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Аварийный выход – дверь, люк или иной выход, которые ведут на путь эвакуации, непосредственно наружу или в безопасную зону, используются как дополнительный выход для спасания людей, но не учитываются при оценке соответствия необходимого количества и размеров эвакуационных путей и эвакуационных выходов и которые удовлетворяют требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре.

Атмосфероустойчивое огнезащитное вещество – вещество, обеспечивающее в заданных пределах длительную огнезащиту изделий, постоянно находящихся под воздействием атмосферных факторов.

Безопасная зона (пожаробезопасная зона) – зона (часть здания, сооружения, пожарного отсека), в которой опасные факторы пожара отсутствуют или в которой люди защищены от воздействия опасных факторов пожара в течение заданного времени (от момента возникновения пожара до завершения спасательных работ), обеспеченная комплексом мероприятий для проведения эвакуации и спасания.

Коллективное спасательное устройство – средство спасения при пожаре, которым одновременно может воспользоваться группа людей. В качестве коллективного спасательного устройства может быть использовано так называемое «коллективное укрытие» – помещение или место, где исключается воздействие опасных факторов пожара на людей в течение времени, необходимого для их спасения.

Комбинированный способ огнезащиты – сочетание нескольких способов огнезащитной обработки.

Конструктивный способ теплозащиты – облицовка объекта огнезащиты материалами или иные конструктивные решения по его огнезащите (обетонирование, штукатурка и т. п.).

Необходимое время эвакуации – время с момента возникновения пожара, в течение которого люди должны эвакуироваться в безопасную зону без причинения вреда жизни и здоровью людей в результате воздействия опасных факторов пожара.

Огнезащита – снижение пожарной опасности материалов и конструкций путем специальной обработки или нанесения покрытия (слоя).

Огнезащитная обработка – нанесение (монтаж) средства огнезащиты на поверхность объекта огнезащиты в целях повышения его огнестойкости.

Огнезащитная плита – элемент конструктивной огнезащиты, представляющий собой навесную панель, обеспечивающую огнезащитную эффективность за счет экранирования конструкции, а также низкой теплопроводности исходного материала самой плиты.

Огнезащитная эффективность – показатель эффективности средства огнезащиты, который характеризуется временем в минутах от начала огневого испытания до достижения критической температуры (500 °C) стандартным образцом стальной конструкции с огнезащитным покрытием.

Огнепреграждающее устройство – устройство, исключающее (затрудняющее) распространение огня.

Огнестойкость строительной конструкции – способность строительной конструкции сохранять несущие и/или ограждающие функции в условиях пожара.

Опасный фактор пожара – фактор пожара, воздействие которого приводит к травме, отравлению или гибели человека, а также к материальному ущербу.

План эвакуации при пожаре – документ, в котором указаны эвакуационные пути и выходы, установлены правила поведения людей, а также порядок и последовательность действий обслуживающего персонала на объекте при возникновении пожара.

Пожарная безопасность объекта – состояние объекта, при котором исключается возможность пожара на объекте, а в случае возникновения пожара обеспечивается защита людей и материальных ценностей от опасных факторов пожара.

Пожарная опасность – возможность возникновения и развития пожара.

Пожарная сигнализация – совокупность технических средств, предназначенных для обнаружения пожара, обработки, передачи в заданном виде извещения о пожаре, специальной информации и/или выдачи команд на включение автоматических установок пожаротушения и включение исполнительных установок систем противодымной защиты, технологического и инженерного оборудования, а также других устройств противопожарной защиты.

Пожарный отсек – часть здания, сооружения и строения, выделенная противопожарными стенами и противопожарными перекрытиями или покрытиями, с пределами огнестойкости конструкции, обеспечивающими нераспространение пожара за границы пожарного отсека в течение всей продолжительности пожара.

Пожароопасная (взрывоопасная) зона – часть замкнутого или открытого пространства, в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие вещества и в котором они могут находиться при нормальном режиме технологического процесса или его нарушении (аварии).

Правила пожарной безопасности – комплекс положений, устанавливающих порядок соблюдения требований и норм пожарной безопасности при строительстве и эксплуатации объекта.

Предел огнестойкости конструкции – промежуток времени (часы, минуты) от начала огневого воздействия в условиях стандартных испытаний до наступления одного из нормированных для данной конструкции предельных состояний (R, E, I).

Противодымная защита – комплекс организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей дыма, повышенной температуры и токсичных продуктов горения.

Противопожарные преграды – строительная конструкция с нормированными пределом огнестойкости и классом конструктивной пожарной опасности конструкции, объемный элемент здания, предназначенные для предотвращения распространения пожара и продуктов горения из помещения или пожарного отсека с очагом пожара в другие помещения или между зданиями, сооружениями, строениями, зелеными насаждениями.

Противопожарный разрыв (противопожарное расстояние) – нормированное расстояние между зданиями, строениями и/или сооружениями, устанавливаемое для предотвращения распространения пожара.

Система противопожарной защиты – совокупность организационных мероприятий и технических средств, направленных на предотвращение воздействия на людей опасных факторов пожара и ограничение материального ущерба от него.

Спасание – действия по эвакуации людей, которые не могут самостоятельно покинуть зону, где имеется возможность воздействия на них опасных факторов пожара.

Средства огнезащиты – огнезащитный состав или материал, обладающий огнезащитной эффективностью.

Степень огнестойкости архитектурного объекта характеризует способность объекта в целом сопротивляться воздействию пожара и распространению его опасных факторов. Огнестойкость является международной пожарно-технической характеристикой зданий, нормируемой в строительной документации, регламентируемой строительными нормами и правилами. Понятие огнестойкости положено в основу пожарно-технической классификации архитектурных объектов в целом и их конструкций. В качестве характеристики огнестойкости архитектурных объектов в целом и используется понятие «степени огнестойкости».

Тонкослойное огнезащитное покрытие (вспучивающееся покрытие, краска) – способ огнезащиты строительных конструкций, основанный на нанесении на обогреваемую поверхность конструкции специальных лакокрасочных составов с толщиной сухого слоя не более 3 мм и многократно увеличивающих эту толщину при нагревании.

Устойчивость объекта защиты при пожаре – свойство объекта защиты сохранять конструктивную целостность и/или функциональное назначение при воздействии опасных факторов пожара и вторичных проявлений опасных факторов пожара.

Эвакуационный выход – выход, ведущий на путь эвакуации, непосредственно наружу или в безопасную зону.

Эвакуационный путь (путь эвакуации) – путь движения и/или перемещения людей, ведущий непосредственно наружу или в безопасную зону, удовлетворяющий требованиям безопасной эвакуации людей при пожаре.

Эвакуация – процесс организованного самостоятельного движения людей непосредственно наружу или в безопасную зону из помещений, в которых имеется возможность воздействия на людей опасных факторов пожара.

ВВЕДЕНИЕ

Все здания и сооружения представляют собой объекты, которые имеют ту или иную степень пожарной опасности в зависимости от их функциональных особенностей. Это значит, что здания и сооружения в подавляющем своем большинстве содержат совокупность условий, способствующих возникновению пожара и определяющих его возможные масштабы и последствия. Поэтому необходимо привести изначально пожароопасные объекты в состояние пожарной безопасности.

Пожарная безопасность объекта должна как исключать возможность возникновения пожара, так и обеспечить безопасность находящихся там людей в случае его возникновения.

Пожарная безопасность должна обеспечиваться на всех этапах существования объекта: строительстве, эксплуатации, реконструкции, ремонте или аварийной ситуации следующими мерами: объемно-планировочными, конструктивными, инженерно-системными и организационно-техническими решениями.

В зависимости от назначения здания совокупность этих мер может быть различной, так как различными являются условия, в которых необходимо обеспечить эту пожарную безопасность. На обеспечение пожарной безопасности архитектурного объекта влияют два вида факторов: функциональная пожарная безопасность и конструктивная пожарная безопасность.

Функциональная пожарная безопасность является основой, определяющей выбор остальной противопожарной защиты. Ведь в зависимости от способа использования архитектурных объектов и от степени безопасности находящихся в них людей, с учетом возраста, физического состояния, возможности пребывания в состоянии сна, вида основного функционального контингента и его количества, к объектам применяются различные требования. Функциональная пожарная безопасность характеризуется классом функциональной пожарной опасности.

Конструктивной пожарной безопасности отведена практически определяющая роль. Именно посредством конструктивных решений зданий (элементов несущего остова и ограждающих конструкций) обеспечивается возможность предотвращения распространения пожара, ограничения распространения опасных факторов пожара по помещениям, между помещениями, между этажами и пожарными отсеками. Конструктивная пожарная безопасность характеризуется степенью огнестойкости здания в целом и классом его конструктивной пожарной опасности.

Основные факторы, определяющие при проектировании пожарную безопасность архитектурных объектов:

1. Класс функциональной пожарной опасности определяет безопасность нахождения людей в здании в случае возникновения в этом здании пожара.

Классы функциональной пожарной опасности (Ф1, Ф2, Ф3, Ф4, Ф5) определяются по Федеральному закону № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и по СНиП 21–01–97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений» в зависимости от назначения объекта. По функциональной пожарной опасности все здания подразделяют на следующие классы:

Ф1: Здания для постоянного проживания и временного пребывания людей.

Ф1.1: Детские дошкольные учреждения, специализированные дома престарелых и инвалидов, больницы, спальные корпуса школ-интернатов и детских учреждений.

Ф1.2: Гостиницы, общежития, спальные корпуса санаториев и домов отдыха общего типа, кемпингов, мотелей и пансионатов.

Ф1.3: Многоквартирные жилые дома.

Ф1.4: Одноквартирные, в том числе блокированные жилые дома.

Ф2: Зрелищные и культурно-просветительные учреждения.

Ф2.1: Театры, кинотеатры, концертные залы, клубы, цирки, спортивные сооружения с трибунами, библиотеки и другие учреждения с расчетным числом посадочных мест для посетителей в закрытых помещениях.

Ф2.2: Музеи, выставки, танцевальные залы и другие подобные учреждения в закрытых залах.

Ф2.3: Учреждения, указанные в Ф2.1, на открытом воздухе.

Ф2.4: Учреждения, указанные в Ф2.2, на открытом воздухе.

Ф3: Предприятия по обслуживанию населения.

Ф3.1: Предприятия торговли.

Ф3.2: Предприятия общественного питания.

Ф3.3: Вокзалы.

Ф3.4: Поликлиники и амбулатории.

Ф3.5: Помещения для посетителей предприятий бытового и коммунального обслуживания с нерасчетным числом посадочных мест для посетителей.

Ф3.6: Физкультурно-оздоровительные комплексы и спортивно-тренировочные учреждения без трибун для зрителей, бытовые помещения, бани.

Ф4: Учебные заведения, научные и проектные организации, учреждения управления.

Ф4.1: Школы, внешкольные учебные заведения, средние специальные учебные заведения, профессионально-технические училища.

Ф4.2: Высшие учебные заведения, учреждения повышения квалификации.

Ф4.3: Учреждения органов управления, проектно-конструкторские организации, информационные и редакционно-издательские организации, научно-исследовательтельские организации, банки, конторы, офисы.

Ф4.4: Пожарные депо.

Ф5: Производственные и складские здания, сооружения и помещения.

Ф5.1: Производственные здания и сооружения, производственные и лабораторные помещения, мастерские.

Ф5.2: Складские здания и сооружения, стоянки для автомобилей без технического обслуживания и ремонта, книгохранилища, архивы, складские помещения.

Ф5.3: Сельскохозяйственные здания.

Класс функциональной пожарной опасности определяет в первую очередь объемнопланировочные требования к объекту с позиций его пожарной безопасности. Для каждого из этих классов нормируются:

– площадь пожарного отсека;

– высота здания;

– количество и расположение эвакуационных выходов;

– максимальная длина и минимальная ширина путей эвакуации;

– тип и количество лестничных клеток;

– размеры эвакуационных выходов;

– вводятся ограничения на размещение помещений различного назначения в пределах объекта.

Кроме того, класс функциональной пожарной опасности влияет на выбор других составляющих пожарной безопасности объекта: степени огнестойкости архитектурного объекта в целом и его класса конструктивной пожарной опасности.

2. Степень огнестойкости здания в целом является исходной характеристикой для проектирования всей конструктивной противопожарной защиты здания. Степень огнестойкости здания в целом определяет требуемые (нормативные) пределы огнестойкости отдельных конструктивных элементов этого здания.

Предел огнестойкости конструктивных элементов – это промежуток времени (в часах или минутах) от начала огневого испытания конструкции при стандартном температурном режиме до наступления в ней одного или последовательно нескольких, нормируемых для данной конструкции предельных состояний (по Федеральному закону № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и по СНиП 21-01-97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений»).

Нормируемые предельные состояния:

– потеря несущей способности (обозначение в нормах «R») – обрушение, потеря устойчивости, деформации больше допустимых;

– потеря целостности (обозначение в нормах «Е») связана с образованием в конструкциях и их сопряжениях сквозных трещин или отверстий, способствующих распространению пожара в соседнее помещение;

– потеря теплоизолирующей способности (обозначение в нормах «I») – перегрев, а именно повышение температуры на необогреваемой поверхности конструкции в среднем больше 160 °C или в любой точке этой поверхности до 190 °C по сравнению с температурой конструкции до нагрева или до 220 °C независимо от температуры конструкции до нагрева;

– потеря теплоизолирующей способности вследствие достижения предельной величины плотности теплового потока на нормируемом расстоянии от необогреваемой поверхности конструкции (обозначение «W»);

– дымогазонепроницаемость (обозначение «S»).

Примечание. В курсовом и дипломном проектировании рассматриваются только предельные состояния по огнестойкости R, E, I несущих элементов здания. К несущим элементам здания относятся (по СП 2.13130–2012, п. 5.4.2): несущие стены, колонны, связи, диафрагмы жесткости, фермы, элементы перекрытий и бесчердачных покрытий (балки, ригели, плиты, настилы), если они участвуют в обеспечении общей устойчивости и геометрической неизменяемости здания при пожаре.

Фактическая степень огнестойкости здания в целом определяется фактическими пределами огнестойкости принятых в проектном решении конструкций и должна быть не менее требуемой. В случае несоответствия фактического предела огнестойкости конструкции требуемому необходимо повысить фактическую огнестойкость до нормативного значения. Повышение фактической огнестойкости осуществляется различными способами огнезащиты.

Поэтому очень важно знать фактические параметры пределов огнестойкости широкого спектра применяемых в проектных решениях конструктивных элементов разных конструктивно-строительных систем и способы повышения их огнестойкости. В Приложениях 1–3 методических указаний приведены фактические пределы огнестойкости обширного круга конструктивных элементов. Эти данные особенно необходимы при проектировании реконструкции зданий разных периодов возведения.

3. Класс конструктивной пожарной опасности архитектурного объекта (обозначается С0, С1, С2, С3 по Федеральному закону № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и по СНиП 21–01–97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений») определяется степенью участия строительных конструкций в развитии пожара и образовании его опасных факторов, так как разные строительные конструкции в системе здания по-разному реагируют на пожарную нагрузку: горят, повреждаются от огня, проводят тепло и т. д. Примеры связи конструктивных решений с основными параметрами огнестойкости здания приведены в Приложении 4.

Класс конструктивной пожарной опасности здания определяет требуемые (нормативные) классы пожарной опасности отдельных строительных конструкций (обозначается К0, К1, К2, К3 по Федеральному закону № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» и по СНиП 21–01–97* «Пожарная безопасность зданий и сооружений»):

К0: Непожароопасные конструкции.

К1: Малопожароопасные конструкции.

К2: Умеренно пожароопасные конструкции.

К3: Пожароопасные конструкции.

Класс пожарной опасности строительных конструкций распространяется на следующие элементы зданий: колонны, ригели, фермы, балки, арки, рамы и связи, наружные и внутренние стены, перегородки, перекрытия, покрытия, стены лестничных клеток, противопожарные преграды, марши и площадки лестниц.

В Приложении 5 даны некоторые характеристики ряда строительных материалов.

1. ВЫБОР СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ФАКТОРАМИ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИМИ ПОЖАРНУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ ЗДАНИЙ

Выбор соотношения между классом функциональной пожарной опасности, степенью огнестойкости и классом конструктивной пожарной опасности, согласно МДС 21–1.98 «Предотвращение распространения пожара» (пособие к СНиП 21–01–97 «Пожарная безопасность зданий и сооружений»), определяется величиной риска, которая оценивается возможными социальными и материальными потерями.

Величина этого риска для архитектурных сооружений определяется специальными расчетами потерь от пожара. Эти расчеты выполняются соответствующими специалистами как для вновь проектируемых объектов, так и для объектов, уже эксплуатируемых. В том случае, когда функциональные и конструктивные особенности архитектурного объекта соответствуют существующим нормативам в области пожарной безопасности, таких расчетов можно не производить.

Взаимосвязь параметров, обеспечивающих пожарную безопасность архитектурного объекта в целом, представлена на рис. 1.

Рис. 1. Схема соотношения параметров, обеспечивающих пожарную безопасность зданий