CN103233558B - 一种新型防火挑檐 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型防火挑檐，在防火挑檐平板左右两端分别设有向下的挡火下垂壁，在防火挑檐平板前端设有向上的挡火上垂壁。挡火上垂壁为矩形；挡火下垂壁为直角梯形。挡火下垂壁可以降低火焰绕过防火挑檐两侧的可能性，促使火焰只能向防火挑檐的前端流动。挡火上垂壁的目的是使火焰沿其壁向上燃烧，避免火焰朝着建筑墙壁燃烧。这样本发明在不改变防火挑檐原有尺寸的前提下，改变了火焰燃烧的相对位置，有效地控制火焰的发展方向，增强防火挑檐对火焰的控制能力。
Description
技术领域
本发明涉及防火挑檐结构的改进，同时涉及防火挑檐与建筑墙体的结合，属于建筑消防领域。
背景技术
随着经济的发展，中国各大城市高层建筑逐渐增多，建筑内火灾发生频率也随之增加。例如：2009年2月9日，在建的中央电视台新台址园区文化中心发生特别重大火灾事故。在救援过程中造成1名消防队员牺牲，6名消防队员和2名施工人员受伤，直接经济损失16383万元。2010年8月，重庆市渝中区一座29层的居民楼发生火灾，火势从居民楼7楼开始向上蔓延，冲上了29层顶楼，经过280余名消防官兵近4个小时的奋战，火势基本被扑灭，但住户财产损失惨重。高层建筑失火后，现有的消防设备很难对起火点进行准确的灭火，导致火势进一步蔓延，救援难度不断增加，死伤人数及财产损失也呈上升趋势，高层建筑火灾的防控已经成为一个世界性的难题。
当火灾发生在建筑室内时，当室内未燃烧完全的烟气过多时，烟气会从窗口流到室外继续燃烧，并且具有轰然现象。此时溢流火焰外部具有较高温度，如果墙壁的围护结构易燃，则着火的三个要素同时满足。首先点燃维护结构，造成二次火灾，使烟、火焰迅速向上蔓延，使得火灾蔓延至其它房间。对于建筑外墙围护结构来说，由于苯板价格低廉，保温效果明显，许多外墙保温材料都选用苯板，但苯板的阻燃性很差。所以，目前所面临的难题是，保温材料不能防火，同时防火材料不具有保温的性质。
为控制火焰从窗口冒出导致的火灾蔓延，现有控制火灾方法之一是在建筑开口（窗户）上方加装防火挑檐，根据我国现有规范对防火挑檐的尺寸有如下的规定：
《建筑设计防火规范》GB50016-2006 规定外墙开口部位的上方应设置宽度不小于1m的不燃烧体防火挑檐。
《高层建筑防火规范》规定高层建筑地下室的疏散楼梯在首层出入口上方应设挑出宽度不小于1m的防火挑檐。
《饮食建筑设计规范》JGJ6464-89 第3.3.11条规定：加工间的上层有餐厅或其他用房时，其外墙开口上方应设宽度不小于1m的防火挑檐。
《住宅建筑规范》GB 50368-2005第9.4.1条规定：住宅建筑上下相邻套房开口部位间应设置高度不低于0.8m的窗槛墙或设置耐火极限不低于1h的不燃性实体挑檐，其出挑宽度不应小于0.5m，长度不应小于开口宽度。
虽然防火挑檐对火焰的蔓延有一定的阻碍作用，发生火灾时，未燃烧完全的烟气会从窗户流出，在外界继续燃烧，遇到防火挑檐时，火焰会绕过挑檐两侧，在防火挑檐上部重新汇合继续贴壁向上蔓延。当溢流火焰温度高，围护结构可燃时，还是会点燃建筑维护结构，造成二次火灾。另外，防火挑檐与建筑物结合处接触火焰时间最长，温度最高，最容易发生断裂，容易造成防火挑檐坠落，造成二次伤害的发生。
发明内容
针对现有防火挑檐存在着火焰会绕过挑檐后在防火挑檐上部重新汇合继续贴壁向上蔓延的不足，本发明的目的在于提供一种防火挑檐，本防火挑檐在相同的尺寸下能够使火焰远离建筑墙体燃烧。
本发明实现上述目的的技术解决方案如下：
一种防火挑檐，包括防火挑檐平板，在防火挑檐平板左右两端分别设有向下的挡火下垂壁，在防火挑檐平板前端设有向上的挡火上垂壁。
所述挡火上垂壁为矩形；所述挡火下垂壁为直角梯形，直角梯形的下底贴墙安装，直角梯形的上底远离墙壁，直角梯形的直角边与防火挑檐平板两端结合。
所述防火挑檐平板内部用上下层钢筋排列成整齐网格作为防火挑檐平板的骨架，钢筋外部包裹耐火极限不小于1h的不燃材料。
所述防火挑檐平板位于门窗口上檐0.1m处，防火挑檐平板与建筑墙体用钢筋连接；挡火下垂壁高度与防火挑檐平板宽度一致，厚度为0.1m；挡火下垂壁内部采用钢筋做骨架，外部包裹耐火极限不小于1h的不燃材料，挡火下垂壁与建筑墙体用钢筋连接；挡火上垂壁长度与防火挑檐平板长度相同，高度0.3m，厚度0.1m；采用耐火极限不小于1h的不燃材料构成。
相比现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过挡火下垂壁和挡火上垂壁改变火焰出现位置，使绝大部分火焰远离建筑墙体燃烧，减少火焰对墙体的热辐射，降低建筑墙体的表面温度，降低二次燃烧的可能。
2、本发明通过挡火下垂壁和挡火上垂壁增强防火挑檐结构稳定性，提高耐火极限。
附图说明
图1为本发明防火挑檐结构示意图。
图2为本发明侧视图与建筑结合侧视图。
图3为本发明内部钢筋分布图。
图4为普通防火挑檐火焰燃烧图。
图5为本发明防火挑檐火焰燃烧图。
具体实施方式
参见图1，本发明防火挑檐，包括防火挑檐平板1，在防火挑檐平板左右两端分别设有向下的挡火下垂壁2、3，在防火挑檐平板1前端设有向上的挡火上垂壁4。
所述挡火上垂壁4为矩形。所述挡火下垂壁2、3为直角梯形，直角梯形的下底贴墙安装，直角梯形的上底远离墙壁，直角梯形的直角边与防火挑檐平板两端结合。
作为一个实施例：本发明防火挑檐平板1位于门窗口上檐0.1m处，长度（横向伸出墙体开口尺寸）为1m，宽度至少大于门窗宽度，厚度为0.1m。防火挑檐平板与建筑墙体用钢筋连接。梯形挡火下垂壁2、3尺寸为：短边（上底）长度0.12m，长边（下底）长度0.3m，厚度0.1m，挡火下垂壁高度与防火挑檐平板长度一致，即高度为1m。挡火下垂壁内部采用钢筋做骨架，外部包裹耐火极限不小于1h的不燃材料。参见图2，挡火下垂壁与建筑墙体同样用钢筋连接。矩形挡火上垂壁4尺寸为：长度与防火挑檐平板宽度相同，高度0.3m，厚度0.1m，采用耐火极限不小于1h的不燃材料构成。
参见图3，所述防火挑檐平板内部用上下层钢筋排列成整齐网格作为防火挑檐平板的骨架，具体结构参数为：防火挑檐平板1中分别设有底筋和面筋，面筋5直径0.008m，面筋间距0.15m，面筋从建筑楼板中伸出1.5m长。底筋6直径0.008m，底筋间距0.15m，面筋位于底筋上层，底筋和面筋形成网格状，底筋与面筋在交叉点焊在一起，外部再采用耐火极限不小于1h的不燃材料包裹。梯形挡火下垂壁2、3中，选用直径0.008m的钢筋3m长，弯折构成梯形结构，钢筋末端做成弯钩形锚固45°，加强整体的抗拉性；梯形钢筋中间用直径0.008m的与上下底平行的若干钢筋截焊接，钢筋截长度依次减小，梯形结构内各钢筋截间距0.15m。
为了验证本发明的放火挑檐与传统放火挑檐在燃烧时的不同效果，以下通过小尺寸模型实验进行对比分析。
设定一方形保温腔体0.5*0.5*0.5m，长度比例为1：6，对应实际尺寸3m*3m*3m，在方形腔体内提供46kw h的热释放速率，对应实际4MW h的热释放速率，在腔体的一面设置0.25m（高）*0.15m（宽）的开口，模拟窗户，在窗口上方设置小尺寸防火挑檐，尺寸为0.16m(宽)*0.15m(长)。当火焰稳定后，对其用数码摄相机对火焰进行拍摄，并在Matlab2011a的环境下，利用所拍摄的火焰视频得到火焰出现概率图；根据相关文献，规定火焰出现概率为0.5时的火焰长度为火焰高度。图4为普通防火挑檐，火焰基本出现在放火挑檐正上方，靠近墙壁，高度约为35cm。
在相同条件下，加装本发明的放火挑檐，梯形挡火下垂壁长边0.05m，短边0.02m，高0.15m；矩形挡火上垂壁0.15m（长）*0.05m(高)。采用相同方式得到火焰出现概率图，见图5，从图5可以看出，火焰基本出现在挑檐前端，远离墙壁，高度约为27cm。
本发明工作原理：
当火焰在无阻碍的条件下燃烧时，燃烧所需要的空气是向四周卷吸进去的，燃烧生成的产物及热空气由于温度高，密度比空气低，由于浮力作用会向上飘；向上飘的过程中，由于温度差和密度差向四周也会卷吸空气。此时火焰的受力时平衡的。
当发生火灾时，火焰从窗口冒出，由于建筑墙体的遮挡，火焰及热空气只能卷席单方向的空气，此时只能从墙壁相反的方向卷吸空气，造成力的不平衡，使火焰贴近建筑墙壁。从另一个角度可以理解为只有一个面的空气流向火焰，空气把火焰吹向墙壁，造成“贴附”的现象。这种条件下，火焰燃烧时消耗的空气量只能从一个方向获得时，为了消耗同样的可燃气体，迫使火焰的面积要变得更大，高度要更高，才能得到更多的空气，这样使得火灾的蔓延加剧。
当在窗口上方加装防火挑檐板时，从窗口冒出的火焰靠近挑檐板时，在吸收不到挑檐附近的空气的条件下，同样，只能吸收挑檐相反方向的空气，造成火焰外的空气把火焰吹向挑檐板，然后由于浮力的作用，使得火焰先绕过挑檐板，在防火挑檐板上方汇合后继续贴近墙壁流动燃烧。添加防火挑檐实质上只是阻碍了火焰流动，使火焰高度下降，但大量火焰依旧紧贴建筑墙壁燃烧。
通过增加两个梯形挡火下垂壁，疏导火焰的流动方向，迫使火焰先远离建筑墙壁，在防火挑檐端部燃烧，由于火焰具有“贴附”的现象，为防止火焰贴附在防火挑檐平板上表面往回流动，故增加矩形挡火上垂壁，使沿防火挑檐平板流出的火焰竖直向上流动燃烧，此时火焰在燃烧时距离墙壁较远，没有墙壁的约束，燃烧时又可以卷吸四周的空气，此时的火焰高度与帖附墙壁的火焰高度比起来，明显降低。
本发明在不改变原有防火挑檐尺寸的前提下，当火焰从窗口冒出时，由于密度比空气低，受浮力的影响火焰向上燃烧，火焰一般在窗户上沿流出并紧贴防火挑檐，在刚开始流出时具有一定的水平动量，挑檐两侧的火焰受浮力的影响，有绕过挑檐两侧继续向上飘的趋势，此时分别在防火挑檐的两侧加装两个与防火挑檐材料相同的梯形挡火下垂壁，阻碍火焰绕过挑檐，在一定的水平动量的影响下，迫使火焰继续向远离窗户的方向前进，梯形挡火下垂壁的下底应与建筑墙壁用钢筋连接，由于未燃烧气体在出口处流量大，火焰厚度大，翻越挑檐的趋势也大，但随着火焰沿挑檐板的流动中，不断燃烧，未燃烧气体不断消耗，流量逐渐降低，能够翻越障碍物的气体随之降低，所以挡火下垂壁的宽度随着火焰流动的方向逐渐降低形成梯形。梯形结构能够加强防火挑檐的承重，当火灾发生时，挑檐与建筑的结合处温度最高，最容易烧坏，可能使整个挑檐与建筑脱离，在挑檐板左右两端增加梯形挡火下垂壁能够对防火挑檐起承重的作用，增加防火挑檐的耐火极限。当火焰到达挑檐前端部时，有一部分火焰会沿着挑檐的上表面朝建筑墙壁的方向流动，此时在挑檐端部上方增设竖直长方体防火挡板（矩形挡火上垂壁），有助于改变火焰流动方向。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (2)
1.一种防火挑檐，包括防火挑檐平板（1），其特征在于：在防火挑檐平板（1）左右两端分别设有向下的挡火下垂壁（2、3），在防火挑檐平板（1）前端设有向上的挡火上垂壁（4）；
所述防火挑檐平板（1）内部用上下层钢筋排列成整齐网格作为防火挑檐平板的骨架，钢筋外部包裹耐火极限不小于1h的不燃材料；
所述防火挑檐平板（1）位于门窗口上檐0.1m处，防火挑檐平板（1）与建筑墙体用钢筋连接；挡火下垂壁（2、3）高度与防火挑檐平板（1）宽度一致，厚度为0.1m；挡火下垂壁（2、3）内部采用钢筋做骨架，外部包裹耐火极限不小于1h的不燃材料，挡火下垂壁（2、3）与建筑墙体用钢筋连接；挡火上垂壁（4）长度与防火挑檐平板（1）长度相同，高度0.3m，厚度0.1m，采用耐火极限不小于1h的不燃材料构成。
2.根据权利要求1所述的防火挑檐，其特征在于：所述挡火上垂壁（4）为矩形；所述挡火下垂壁（2、3）为直角梯形，直角梯形的下底贴墙安装，直角梯形的上底远离墙壁，直角梯形的直角边与防火挑檐平板（1）两端结合。
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