CN108316499A - 高层建筑防火结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高层建筑防火结构，包括固定板、吸烟箱和若干个设置在固定板的推动单元，固定板通过推动单元与吸烟箱连接，推动单元包括活塞杆、设置在吸烟箱内的活塞腔和两个灭火管，活塞杆上下方均设有齿条和呈中空结构的固定管，固定管一端固定在固定板上，固定管另一端与齿条可拆卸连接，灭火管设有位于吸烟箱外侧的喷头，灭火管内设有硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管，硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管呈对称设置，硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管之间设有可移动的活动块，活动块上端设有与灭火管内壁连接的第二压簧，活塞腔内壁上设有用于推动活动块移动的气囊，气囊内装有氮气。进而达到防止火势蔓延。

Description

高层建筑防火结构

技术领域

本发明属于消防设施的技术领域，特别涉及一种高层建筑防火结构。

背景技术

根据《高层民用建筑设计防火规定》记载，高层民用建筑是指十层及十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)以及建筑高度超过24米的公共建筑。随着国民经济和社会的发展，城市化进程也来越快，越来越多的人涌向城市，本来高楼林立的城市，建筑物越盖越高，眨眼之间，在北京、上海等大中城市，一幢幢高楼如雨后春笋般拔地而起。外形新锐，装修豪华的高层建筑，在带给人们生活享受和节约土地的同时，也隐藏着巨大的火灾安全隐患。

主要体现在四个方面：

1.火势蔓延快。高层建筑的楼梯间、电梯井、管道井、电缆井等竖向井道，如果防火分隔或防火处理不好，发生火灾时就好像一座座高耸的烟囱，成为火势迅速蔓延的途径。据测定，在火灾初起阶段，因空气对流，烟气沿楼梯间或其它竖向管井扩散速度为每秒3到4米。如一座200米高的建筑，在无阻挡的情况下，近半分钟左右，烟气就能顺竖向管井扩散到顶层。

2.疏散困难。普通电梯在发生火灾时由于切断电源等原因停止运转，多数高层建筑安全疏散主要是靠楼梯，而楼梯间内一旦窜入烟气，就会严重影响疏散。

3.扑救难度大。高层建筑高达几十米甚至几百米，发生火灾时从室外进行扑救相当困难。例如：高层建筑的消防用水量是根据我国目前的经济技术水平，按一般的火灾规模考虑的，当形成大面积火灾时，其消防用水量显然不足，需要利用消防车向高楼供水，建筑物内如果没有安装消防电梯，消防队员不能及时到达起火层进行扑救，消防器材也不能随时补充，均会影响扑救。

4.火险隐患多。一些高层综合性的建筑，功能复杂，可燃物多，消防安全管理不严。如有的建筑设有商业营业厅，可燃仓库、餐厅等；有的办公建筑，出租给许多单位使用，安全管理不统一，一旦起火，容易造成大面积火灾。

造成高层建筑巨大损失这种情况的原因很多，以上原因固然重要，前人总结后并付诸实践后依然还有大量高层失火事件出现，我们通过大量国内案例分析发现有一个重要现象：

绝大多数火灾都是先从内部一间屋子窗户窜出到建筑外部，火势沿建筑外部快速蔓延并迅速到屋顶的，而火势途经靠窗户并通过窗户引燃该层建筑内部。经探究发现，作为居住用的国内高层民用建筑，居民总喜欢把废旧不用的东西或包装箱等易燃物物体堆放在阳台上，或者用作酒店或办公楼的高层建筑为了追求外观效果，往往外墙采用幕墙体系结构做围护，幕墙体系内部的铝塑板、结构胶、密封胶条等构件都是能够燃烧的材料，还有就是为了达到建筑节能的标准，而外墙的保温材料现阶段的产品几乎没有不燃烧的，常见聚苯或聚氨酯材料燃烧时还会产生大量有毒气体，另外物质燃烧需要大量氧气助燃，室外提供了足够氧气，有时还会有风吹来，助长了火焰肆虐，并且外部没有阻挡，这就是火苗外窜并迅速烧掉整栋大楼的根本原因之所在。

因此，为了解决以上技术问题，现需要一种对上升的火苗火势进行必要的阻挡，尽量把火焰控制在一定楼层的区域内的高层建筑防火结构。

发明内容

本发明意在提供一种阻燃、防火、减小损失效果好的高层建筑防火结构。

为达到上述目的，本发明的基础技术方案如下：高层建筑防火结构，包括固定板、吸烟箱和若干个设置在所述固定板的推动单元，所述固定板通过推动单元与所述吸烟箱连接，所述推动单元包括活塞杆、设置在所述吸烟箱内的活塞腔和两个灭火管，所述活塞杆上下方均设有齿条和呈中空结构的固定管，所述固定管一端固定在所述固定板上，所述固定管另一端与所述齿条可拆卸连接，所述齿条与所述灭火管固定连接，所述活塞杆上下外侧均设有若干个与所述齿条啮合的齿轮，所述齿轮上设有供所述齿轮转动的自动控制机构，所述活塞杆设有位于所述活塞腔内的活塞，所述活塞腔上设有与所述活塞位置相对的吸烟孔，所述灭火管设有位于所述吸烟箱外侧的喷头，所述灭火管内设有硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管，所述硫酸铝溶液管和所述碳酸氢钠溶液管呈对称设置，所述硫酸铝溶液管和所述碳酸氢钠溶液管之间设有可移动的活动块，所述活动块上端设有与所述灭火管内壁连接的第二压簧，所述活塞腔内壁上设有用于推动所述活动块移动的气囊，所述气囊内装有氮气。

本方案的原理和有益效果在于：

1、为了解决高层建筑火势蔓延快的技术问题，本方案通过设置活塞杆推动吸烟箱的运动，使得高建筑两侧墙体和吸烟箱三者共同构成的罩物状，立即把火焰与外界阻隔开来，形成一个独立的空间，由于吸烟箱的阻挡作用，以及由于内部独立空间的氧气很快用完，燃烧缺少氧气助燃，火焰减弱而不能进一步朝高层建筑上方燃烧，进而达到防止火势蔓延；其效果原理在于：启动自动控制机构，通过自动控制机构控制齿轮转动，齿轮带动齿条沿着活塞杆水平方向运动，并齿条推动灭火管运动，由于灭火管设置在吸烟箱内，因此，灭火管推动吸烟箱向外运动，使得高建筑两侧墙体和吸烟箱三者共同构成的罩物状。

2、为了解决高层建筑疏散困难的技术问题，本方案通过活塞腔和活塞杆之间的配合，将烟气经过吸烟孔进入到活塞腔内，降低高层建筑内的烟气，有利于增加建筑物内的氧气，并有利于建筑物内的人员逃生；其效果原理在于：在齿条推动吸烟箱向外运动时，活塞杆以及活塞保持不动，活塞腔随着吸烟箱向外移动，活塞腔上的吸烟孔对火势产生的烟气进行吸收，并存储在活塞腔内。

3、为了解决扑救难度大的技术问题，本方案通过硫酸铝溶液管和所酸氢钠溶液管内的硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液的反应得到二氧化碳，通过喷头向火焰喷射，进而熄灭火焰或阻止火焰回室内，从而使火焰温度降低以及缺少氧气助燃而熄灭，从而阻断了火焰从建筑外部快速燃烧整栋大楼的可能性，从而为消防队员以及建筑物内人员灭火、转移等赢得时间；其效果原理在于：在活塞腔内的烟气逐渐多时，使得气囊内的氮气受热后，氮气逐渐变大，进迫使气囊也逐渐变大，从而气囊推动活动块向外运动，从而使得位于活动块两侧的硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管内的硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液从硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管流出，两种溶液混合在一起，就会在灭火管内产生大量的二氧化碳气体，并从喷头喷射出去。

进一步，所述固定管设有复位弹簧，所述复位弹簧一端固定在所述固定板上，所述复位弹簧另一端固定在所述齿条上。设置复位弹簧一方面是为了稳固齿条，另一方面是为了让齿条恢复到原始状态。

进一步，所述活塞杆两侧均设有若干个半圆形的活动槽，所述齿轮设置在所述活动槽内。设置活动槽一方面是限定齿轮的位置，保持齿轮带动齿条的相对运动，另一方面，活动槽是供齿轮转动的空间。

进一步，所述活塞腔上部与所述吸烟箱连通。当活塞腔内的烟气充满时，烟气可进入到吸烟箱内进行存储，增加存储烟气的空间。

进一步，所述自动控制机构包括支撑杆和与所述齿轮个数一致的步进电机，所述齿轮设置在所述步进电机输出轴上，所述步进电机均固定在所述支撑杆上，所述支撑杆端部固定在所述固定板上。设置支撑杆是用于支撑步进电机，而步进电机的个数与齿轮的个数一致，并由步进电机带动齿轮转动。

进一步，还包括微处理器和设置在所述吸烟箱上的传感器，所述传感器电连接所述微处理器，所述微处理器电连接步进电机。当传感器探测到火焰时，将信息传递给微处理器，由微处理器控制步进电机的启闭，全程自动化，不需要人为去操作。

附图说明

图1为本发明高层建筑防火结构实施例的结构示意图；

图2为图1中高层建筑防火结构的俯视图；

图3为图1中灭火管启动机构的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：固定板1、第一复位弹簧2、第二复位弹簧3、齿条4、灭火管5、硫酸铝溶液管6、碳酸氢钠溶液管7、喷射腔8、吸烟箱9、第一压簧10、活动块11、运动板12、气囊13、固定管14、齿轮15、活动槽16、活塞杆17、活塞18、吸烟孔19、步进电机20、支撑杆21、输出轴22、第二压簧23。

说明：本实施例中的上下左右以附图上下左右为准。

本发明实施例中的高层建筑防火结构根据高层建筑本体的高度和层数布置若干道。高层建筑防火结构布置位置可以是墙体外，或者隐藏幕墙内侧从而不影响建筑外观，也可以布置在窗户顶部的位置，最好布置在两层窗户之间。高层建筑防火结构和高层建筑防火结构之间的垂直距离根据楼层高度、围护外墙材料、风速、横截面形状、位置、方向以及建筑使用功能等因素来确定，考虑到经济问题，建议间距楼层三到十层为宜，合理布置。

实施例基本如附图1所示：高层建筑防火结构，主要由传感器、灭火机构、自动控制机构、防火隔离机构等主要几部分组成。防火隔离机构包括安装在墙体外，或着隐藏幕墙内侧以及窗户顶部的固定板1，与固定板1相邻处设有吸烟箱9，吸烟箱9与固定板1之间通过三个活塞杆17联系在一起；每个活塞杆17上下方均设有齿条4，齿条4左端插入固定管14右端内，固定管14呈中空结构，固定管14左端固定在固定板1上，为了让齿条4恢复到原始状态，本实施例中位于活塞杆17上方的固定管14内安装有第一复位弹簧2，第一复位弹簧2左端固定在固定板1上，第一复位弹簧2右端固定在齿条4上，位于活塞杆17下方的固定管14内安装有第二复位弹簧3，第二复位弹簧3左端固定在固定板1上，第二复位弹簧3右端固定在齿条4上；齿条4右端安装有灭火机构，灭火机构固定设置在吸烟箱9内。

为了通过齿条4推动灭火机构，即推动吸烟箱9，本实施例中的活塞杆17上下两侧均设有四个半圆形的活动槽16，在活动槽16内安装有与齿条4啮合的齿轮15，活动槽16的直径大于齿轮15的直径，且活动槽16是供齿轮15能够转动，活塞杆17左端固定在活动板上，活塞杆17右端安装有活塞18，吸烟箱9内设有三个活塞腔，活塞腔上部与吸烟箱9连通，该活塞18伸入到活塞腔内，灭火机构夹持活塞腔顶部和底部，活塞腔上开设有与活塞18位置相对的吸烟孔19，传感器安装在吸烟箱9两侧，传感器可以为火焰、温度、声、光、烟气等产生反应的感应器，火焰能及时发现和探测；传感器通过耐高温线缆与微处理器连接，齿轮15上安装有根据传感器传递的信息启动齿轮15转动的自动控制机构，而微处理器通过耐高温线缆与自动控制机构连接。

如图2所示，自动控制机构包括支撑杆21和四个步进电机20，步进电机20的输出轴22插入到齿轮15中部，并带动齿轮15转动，这四个步进电机20安装在支撑杆21上，由支撑杆21支撑步进电机20的重量，同时步进电机20通过耐高温线缆与微处理器连接。

如图3所示，灭火机构包括灭火管5，灭火管5安装并固定在吸烟箱9内，灭火管5左端与齿轮15卡扣连接，灭火管5右端设有伸出吸烟箱9的喷射腔8，喷射腔8上安装有喷头，灭火管5内安装有硫酸铝溶液管6和碳酸氢钠溶液管7，硫酸铝溶液管6内装满硫酸铝溶液，碳酸氢钠溶液管7内装满碳酸氢钠溶液，硫酸铝溶液管6和碳酸氢钠溶液管7均开设有进液孔，进液孔内安装有单向阀，硫酸铝溶液管6和碳酸氢钠溶液管7之间安装有活动块11，活动块11分别封闭硫酸铝溶液管6右端和碳酸氢钠溶液管7左端，硫酸铝溶液管6左端和碳酸氢钠溶液管7右端为全封闭，活动块11上端安装有第二压簧23，第二压簧23上端固定在灭火管5内壁上，第二压簧23下端固定在活动块11上，活动块11下端安装有第一压簧10，第一压簧10上端固定在活动块11上，第一压簧10下端固定在运动板12上，运动板12可活动设置在灭火管5内壁上。

活塞腔两内侧均设有气囊13，气囊13位于活塞18和吸烟孔19之间，气囊13上设有支杆，活塞腔两侧壁上开设有第一通孔，灭火管5上开设有与第一通孔位置对应的第二通孔，支杆穿过第一通孔和第二通孔与运动板12螺纹连接，且支杆可沿着第一通孔和第二通孔上下运动。

当窜到高层建筑墙体外侧的火焰燃烧时，伸出墙外的传感器，首先探测发现，通过耐高温线缆把信号传导给微处理器，微处理器通过耐高温线缆对步进电机20发出指令开始工作，当步进电机20正向转动(顺时针)时，带动齿轮15顺时针转动，由于齿轮15与齿条4啮合，因此，齿轮15带动齿条4沿着活塞杆17向右移动，并推动灭火管5向右移动，灭火管5推动吸烟管向右移动，使得吸烟箱9也随之向右运动，由高层建筑左侧和上侧墙体和吸烟箱9三者共同构成的罩物状的盖罩(吸烟箱9会右移动，将高层建筑的通道宽度逐渐减小，而高层建筑的左侧和上侧墙体保持不动，整个形成一个罩物状)，立即把火焰与外界阻隔开来，形成一个独立的空间，由于阻挡作用，以及由于内部独立空间的氧气很快用完，燃烧缺少氧气助燃，火焰减弱而不能进一步朝上燃烧。

吸烟管在向右移动的过程中，活塞杆17以及活塞18保持不动，活塞腔随着吸烟箱9向右移动，活塞腔上的吸烟孔19对火势产生的烟气进行吸收，而气囊13事先装满有氮气，吸收的烟气存储在活塞腔内，烟气的温度较高，待一段时间后，气囊13内的氮气在受热后体积逐渐变大，迫使气囊13推动支杆沿着第一通孔和第二通孔运动，支杆上的运动板12在支杆的推动下，克服第一压簧10的弹力，并推动活动块11向第二压簧23靠近，使得位于活动块11两侧的硫酸铝溶液管6和碳酸氢钠溶液管7内的硫酸铝溶液和碳酸氢钠溶液从硫酸铝溶液管6和碳酸氢钠溶液管7流出，两种溶液混合在一起，就会在灭火管5内产生大量的二氧化碳气体:Al2(SO4)3+6NaHCO3＝＝3Na2SO4+2Al(OH)3↓+6CO2，灭火管5内的二氧化碳越来越多时，二氧化碳进入到喷射腔8内，使得喷头迅速从火焰顶部喷下二氧化碳熄灭火焰或阻止火焰回室内，从而使火焰温度降低以及缺少氧气助燃而熄灭，从而阻断了火焰从建筑外部快速燃烧整栋大楼的可能性，从而为消防队员以及建筑物内人员灭火、转移等赢得时间。

灭火机构除去通过二氧化碳进行灭火，还可采用干粉、泡沫以及消防用水灭火的一种或多种同时采用。

在活塞腔内的烟气越积越多时，活塞腔内的烟气会进入到吸烟箱9内，由吸烟箱9将烟气进行存储，这样，有利于增加建筑物内的氧气，并有利于建筑物内的人员逃生。

当步进电机20反向转动(逆时针)时，带动齿轮15逆时针转动，齿轮15沿着活塞杆17向左移动，带动灭火机构恢复到原始状态，使得吸烟箱9恢复到原始状态。

如本发明高层建筑防火结构可以由一整个单元或若干个单元构成，形成一个整体防火隔离系统，结构简单、制造简易、成本低；防火效果好；提高自救成功的几率，提高高层建筑安全防护能力。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.高层建筑防火结构，其特征在于：包括固定板、吸烟箱和若干个设置在所述固定板的推动单元，所述固定板通过推动单元与所述吸烟箱连接，所述推动单元包括活塞杆、设置在所述吸烟箱内的活塞腔和两个灭火管，所述活塞杆上下方均设有齿条和呈中空结构的固定管，所述固定管一端固定在所述固定板上，所述固定管另一端与所述齿条可拆卸连接，所述齿条与所述灭火管固定连接，所述活塞杆上下外侧均设有若干个与所述齿条啮合的齿轮，所述齿轮上设有供所述齿轮转动的自动控制机构，所述活塞杆设有位于所述活塞腔内的活塞，所述活塞腔上设有与所述活塞位置相对的吸烟孔，所述灭火管设有位于所述吸烟箱外侧的喷头，所述灭火管内设有硫酸铝溶液管和碳酸氢钠溶液管，所述硫酸铝溶液管和所述碳酸氢钠溶液管呈对称设置，所述硫酸铝溶液管和所述碳酸氢钠溶液管之间设有可移动的活动块，所述活动块上端设有与所述灭火管内壁连接的第二压簧，所述活塞腔内壁上设有用于推动所述活动块移动的气囊，所述气囊内装有氮气。

2.根据权利要求1所述的高层建筑防火结构，其特征在于：所述固定管设有复位弹簧，所述复位弹簧一端固定在所述固定板上，所述复位弹簧另一端固定在所述齿条上。

3.根据权利要求1所述的高层建筑防火结构，其特征在于：所述活塞杆两侧均设有若干个半圆形的活动槽，所述齿轮设置在所述活动槽内。

4.根据权利要求1所述的高层建筑防火结构，其特征在于：，所述活塞腔上部与所述吸烟箱连通。

5.根据权利要求1所述的高层建筑防火结构，其特征在于：所述自动控制机构包括支撑杆和与所述齿轮个数一致的步进电机，所述齿轮设置在所述步进电机输出轴上，所述步进电机均固定在所述支撑杆上，所述支撑杆端部固定在所述固定板上。

6.根据权利要求5所述的高层建筑防火结构，其特征在于：还包括微处理器和设置在所述吸烟箱上的传感器，所述传感器电连接所述微处理器，所述微处理器电连接步进电机。