广州新电视塔外筒钢结构防火性能化设计安全评估与论证的分析探讨VIP专享VIP免费

广州新电视塔外筒钢结构防火性能化设计安全评估与论证的分析探讨王毅严洪（广东省公安消防总队，广州510640）摘要：本文在简单验算广州新电视塔火灾情况下外筒钢结构抗火性能的基础上，分析和对比了设计单位和专业机构对其外筒钢结构的防火性能化设计方法和结论，探讨消防机构在进行建筑物性能化设计的审查中应注意的问题并提出建议。关键词：钢结构电视塔防火性能化设计分析1引言近年来，国内在新建建筑的设计和旧建筑物的改造过程中，由于现行建筑工程防火设计规范存在本身的复杂性、对安全的经济性因素影响考虑不够以及弹性较小等不足，造成建筑设计、审核中出现了具体规定的技术数据与日益扩大的建筑规模不相适应、对环境条件和社会因素影响考虑不周、新技术、新材料的推广使用受限制、特殊建筑的防火安全要求无法适用等难以解决的问题。设计和建设建筑物的根本目的是为了利用其生产、生活的使用功能，因此设计和建设中首先要保证的是建筑和场所的功能需求，讲求美观实用。以纯粹满足“消防规范”要求的“处方式”设计理念及其方法已决定了它不能适应新、奇、特建筑设计的需要。因此，引入以满足功能要求为先导的性能化防火设计方法就成为我们必然的选择。本文通过验算广州新电视塔火灾情景时外筒钢结构抗火性能，分析、对比设计单位和专业机构对其外筒钢结构的防火性能化设计方法和结论，探讨消防部门在进行建筑物性能化设计的审查中应注意的问题，并提出意见和建议，以实现建设工程消防安全目标，保障消防安全。2广州新电视塔外筒钢结构抗火性能的验算2.1钢建筑工程概况第2页共12页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第2页共12页广州新电视塔位于广州市海珠区滨江东路，珠江文化带（城市坐标轴）与新城市中轴线（纵轴）交汇处的珠江南岸。该新电视塔高610m，其中主塔体高约450m、天线桅杆高160m。新电视塔＋6.8m层设有功能为登塔大厅的抬高广场，广场的水平高度为6.3m～6.7m。标高为±0.0m地面的地下一层位于广场下，其下分别是标高－5.0m和－10.0m的地下二、三层。新电视塔的建筑结构是由一个向上旋转的椭圆形钢外壳变化生成，其结构通过外部的钢斜柱、斜撑、环梁和内部的钢筋混凝土筒充分展现了建筑造型，见图2-1。核心筒内部设置了观光电梯、疏散楼梯和机电竖向管井等，核心筒平面尺寸为17m×14m（椭圆外墙的内壁尺寸）。图2-12.2外筒钢结构概况广州新电视塔塔体结构包括一个钢结构外筒，一个椭圆形混凝土核心筒以及连接这两者的钢结构楼面，外部钢架和核心筒之间的空间除空中云梯之外是空的。钢结构的桅杆天线直接建于核心筒顶部。钢结构外筒的最高点标高为462.8m。钢结构外筒用圆形钢管制造，立柱将填充钢筋混凝土，以形成具有相当强度和刚度的组合构件。环和斜撑没有填充混凝土。钢结构外筒示意图见图2-2。由于钢结构外筒构件全部外露，本文中仅对塔体起主要支撑作用的外筒钢柱、环梁、斜撑等结构整体的抗火性能进行验算和论证。第3页共12页第2页共12页编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第3页共12页钢结构外筒立柱环斜撑图2-2钢结构的外筒是结构主要的抗侧力构件，包括三种类型的杆件：立柱、环和斜撑。外筒共24根柱，由地下二层柱定位点沿直线至塔体顶部相应的柱定位点，全部为钢管混凝土组合柱，柱截面尺寸由底部的钢管直径2.0m逐渐减小到顶部的1.2m。斜撑与钢管混凝土柱的连接采用刚性连接形式。外筒的环梁共有46组，环梁材料为钢管，环梁截面尺寸均为800mm，采用曲线形式，环梁与钢管混凝土柱通过节点连接。广场以上的楼面主梁支撑在核心筒和外部筒体柱上，采用H型截面钢。楼面次梁采用轧制型钢。主梁与核心筒和外部筒体柱的连接形式，以及主梁与次梁的连接形式均采用铰接。2.3外筒钢结构抗火性能验算的理论和方法2.3.1确立安全目标和要求钢结构抗火性能设计的目标是，通过结构抗火设计验算，安全、合理、经济地对钢结构采取防火保护措施，减轻和避免外筒钢结构在火灾中局部和整体倒塌造成人员伤亡、财产损失和灭火困难，减少消防费用(基建及维修)和预期火灾损失。具体就是应避免外筒钢结构整体达到抗火承...