關于結(jié)構(gòu)超高層樓板防火設計研究

摘 要：南京經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，促進了超高層建筑的一輪又一輪的摩天狂潮。首次摩天的超高層建筑為南京的老城發(fā)展格局打下了基礎，吸引后繼者集聚老城南北中軸和東西大道，尤其是商業(yè)中心區(qū)的高樓建設，成為這個時期南京摩天建設的主力。超高層的結(jié)構(gòu)設計中，壓型鋼板的組合樓板結(jié)構(gòu)因為能夠充分利用鋼材與混凝土的力學特性，具有剛度大、抗震性能好等優(yōu)點。文章將分析正在建造的超高層的壓型鋼板—組合樓板的構(gòu)造牽涉到的防火問題并做一些研究討論。

關鍵詞：超高層壓型鋼板組合樓板;防火措施

2003年，河西新城規(guī)劃作為南京城市發(fā)展史上第一個先整體統(tǒng)一規(guī)劃、后組織實施的城市區(qū)域，歷經(jīng)15年，河西已經(jīng)發(fā)展成為南京城市新中心，也是現(xiàn)代化、國際化大都市的標志區(qū)。

一、 項目背景

華新AB地塊位于南京市建鄴區(qū)河西大街以北、江東路以西，燕山路以東、富春江西街以南。項目總用地面積約9.6萬平方米。

二期建筑主要功能：二期附樓購物中心（華采天地）已于2019年5月開業(yè)，商業(yè)總面積約12.5萬平方米。自2015年南京市院開始設計1號樓超高層264.4米，地上58層，鋼管砼混合鋼框架—核心筒結(jié)構(gòu)，鋼梁+壓型鋼板組合樓板設計：壓型鋼板—混凝土組合樓板：其中壓型鋼板的基材采用 0.75毫米厚縮口型壓型鋼板;樓板厚H=120毫米每槽內(nèi)放置底部附加受力8鋼筋，鋼筋間距不小于160毫米。

二、 項目樓板設計防火理念

1號樓的樓板的壓型鋼板作為樓板承擔結(jié)構(gòu)受力作用，因壓型鋼板作為受力構(gòu)件時候，需要按照主體結(jié)構(gòu)防火要求。查GB50016-2014《建筑設計防火規(guī)范》附表1，120毫米的現(xiàn)澆整體式梁板，10毫米和20毫米的保護層厚度，耐火極限分別為2.5/2.65小時。可以認定，該工程原樓板本身的防火時效不小于2.5小時。

招標圖中，結(jié)構(gòu)施工說明標注樓板耐火極限為1.5小時，梁耐火極限是2.0小時。新版《建筑設計防火規(guī)范》從2015年5月1日實施，過渡期為2015年10月1日，因此，該項目出圖時按照老規(guī)范要求執(zhí)行。

三、 項目消防超限審查規(guī)定

2017年4～5月召開了江蘇省公安廳消防局蘇公消【2017】35號關于印發(fā)《南京華新城AB地塊二期工程消防設計專家評審會會議紀要》的通知：其中會議后的專家評審意見：避難層的上、下層樓板和梁的耐火極限不低于3小時。

四、 項目消防規(guī)定

2017年7月份的現(xiàn)場施工圖，明確1#塔樓避難層上下層樓板，梁耐火極限3小時，同時，其他樓板耐火極限為2小時。

五、 消防設計規(guī)范產(chǎn)生變更

（一）設計要求

結(jié)構(gòu)總說明中7.1鋼結(jié)構(gòu)的防火應符合《建筑設計防火規(guī)范》（GBJ 16）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術規(guī)范》（CECS 200：2006）的要求：

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術規(guī)范》4.1.3鋼結(jié)構(gòu)采用涂料防火保護，非膨脹型防火涂料厚度不小于10毫米。

（二）設計要求

施工圖結(jié)構(gòu)總說明中7.3防火涂料性能、涂層厚度及質(zhì)量要求應符合《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》（GB 14907）和《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應用技術規(guī)范》（CECS 24）的要求：

1. 《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應用技術規(guī)范》（CECS 24）中第2.0.3條厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料技術性能附錄2試驗：涂料厚度40～50毫米;對應耐火極限不低于2.5～3小時。

2. 《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》（GB 14907-2018）代替了設計圖紙中的GB14907-2002提出了膨脹性及非膨脹性的防火涂料;其中技術要求5.1要求中5.1.5非膨脹性防火涂料因其在火災中不發(fā)生膨脹，自身具有隔熱性形成防火涂層，涂層厚度不應小于15毫米，且可以達到防火時間3小時。

3. 總結(jié)新老標準的主要區(qū)別：試件失去承載能力（最大彎曲變形量達到L02/400h）達規(guī)定平均溫度（538℃）;變形未到，溫度先到，燃燒試驗的條件更苛刻。

4. 防火產(chǎn)品的影響：新老規(guī)范的時間在舊版標準認證證書自2019年6月1日實施GB14907-2018《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》實施之日起，僅用于之前銷售的產(chǎn)品驗收之用，不得再生產(chǎn)、銷售舊證書覆蓋的產(chǎn)品;考慮新老標準相結(jié)合問題，已施工完工部分按照老標準驗收，后續(xù)待實施部分按照新標準來施工執(zhí)行。既符合國家規(guī)范要求，也與實際實施情況一致。

5. 滿足防火要求措施

（1）防火板：①考慮超高層建筑在施工采用防火板優(yōu)點：存在龍骨方式固定，與樓板連接可靠;整體抗震好;結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，使用壽命相對較長;干作業(yè)，不受氣候條件影響。②超高層施工缺點：須預留其他管線安裝空間;交叉作業(yè)協(xié)調(diào)單位多;工序多，施工相對復雜;造價高。

（2）防火涂料：考慮到施工便捷，選取防火涂料作為防火措施。其中材料選擇：①水泥基的缺點：刷膠掛網(wǎng)分層工序多與鍍鋅板黏結(jié)差，易開裂脫落難滿足現(xiàn)場施工需求。②石膏基非膨脹型防火涂料：輕質(zhì)高效耐火時間可達4小時附著力強;施工便捷機械噴涂一次成型不刷底膠不掛網(wǎng)。

6. 造成后果：因避難層的樓板的防火涂料新老規(guī)范問題，設計變更現(xiàn)場簽證達到了五百萬元。

六、 總包施工管理中的討論

（一）相關設計規(guī)范

根據(jù)《組合樓板設計與施工規(guī)范》（CECS273：2010）第 7.1.4 條規(guī)定：“無防火保護的壓型鋼板組合樓板的耐火極限可采用耐火測試方法或計算方法確定。采用耐火測試方法確定耐火極限時，測試試件的各樓板參數(shù)及邊界條件應與實際工程相同，并應符合現(xiàn)行國家標準《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》GB/T9978的規(guī)定。”

（二）設計說明要求

因受組合樓板的現(xiàn)場施工水準、工程做法，壓型鋼板材料品質(zhì)及相關材料選型，樓板配筋等因素的影響，設計院為確保樓板滿足建筑防火要求，特在設計說明規(guī)范條文施工圖中均注明組合樓板耐火時間須通過施工單位的防火計算、相關耐火檢測試驗，兩者都通過檢測后方可進行鋪設施工。

（三）總包施工管理中的問題

1. 2019年4月開始塔樓組合樓板施工，施工前提供壓型鋼板布置圖。

2. 2019年5月8日1#塔樓壓型鋼板組合樓板耐火極限時間及防火保護措施等相關議題于項目現(xiàn)場進行會議，總包單位提供2018年12月11日耐火試驗檢測報告，得出結(jié)論：壓型鋼板耐火極限大于1.5小時，并提出須根據(jù)檢測結(jié)論要求增加防火保護措施以滿足設計要求。

3. 總包單位應按照施工圖紙設計要求標準層組合樓板耐火極限2.0小時進行耐火實驗。

4. 設計要求中避難層上下3小時防火時間，應采取防火措施達到設計要求。

七、 壓型鋼板組合樓板的防火設計討論

（一）根據(jù)《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術規(guī)程》（JGJ99-2015，2016年5月1日實施）11.3.1條：“當壓型鋼板組合樓板中的壓型鋼板不充當板底受拉鋼筋參與結(jié)構(gòu)受力時，壓型鋼板可不進行防火保護。”其中施工圖在壓型鋼板底沿壓型鋼板板肋方向，每槽內(nèi)放置一根直徑為8的鋼筋，該鋼筋作為承載受力鋼筋，同時提高防火設計承載力，滿足普通樓層壓型鋼板組合樓板2.0小時耐火極限，可不進行防火保護。見圖1。

（二）從結(jié)構(gòu)設計方案與防火超限審查角度，壓型鋼板組合樓板設計對比：金鷹世界結(jié)構(gòu)樓板：采用壓型鋼板-混凝土組合樓板;壓型鋼板的基材采用0.75毫米厚縮口型壓型鋼板;樓板厚H=120毫米;板面拉通鋼筋為10@150雙向，每槽內(nèi)放置底部附加受力8鋼筋，鋼筋間距不小于160毫米;設計說明注明壓型鋼板板底不涂防火涂料;此處樓板的壓型鋼板作為模板使用，上部設置的雙層雙向鋼筋作為混凝土樓板承擔結(jié)構(gòu)受力作用，即不用與結(jié)構(gòu)樓板防火要求相同涂刷防火涂料。

八、 設計管理與總包施工管理反思

此后期設計超限樓板應該避免此類問題：壓型鋼板組合樓板不配正彎矩鋼筋，不涂防火涂料的情況下，在滿足一定厚度的混凝土樓板時可以滿足防火要求，并在日常的設計工程管理中應該要求總包單位在圖紙交底時注重超高建筑的施工周期會存在新老規(guī)范變更問題，做到總價包干，避免后期的設計變更。

參考文獻：

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[3]韓海林，毛小勇.壓型鋼板組合樓板耐火極限的理論研究[J].消防科學與技術，2001（5）：4-6.

[4]白力更，馬德志.壓型鋼板-組合樓板耐火試驗和破壞模式的探討[J].鋼結(jié)構(gòu)，2006（1）：78-81.

作者簡介：

龍玫，華新（南京）置業(yè)開發(fā)有限公司。