鋼結(jié)構(gòu)防火探析

章　迅　方　萌

摘要：本文介紹了鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性和目前鋼結(jié)構(gòu)防火存在的問題，提出了鋼結(jié)構(gòu)的防火的建議。

0鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)概述

鋼結(jié)構(gòu)雖然是非燃燒材體，但是它卻不耐火，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，當(dāng)溫度升至400℃時(shí)鋼結(jié)構(gòu)的承載能力就下降了50％，當(dāng)火災(zāi)溫度升至600℃時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)承載力就完全喪失了。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的防火設(shè)計(jì)相當(dāng)重要，一旦疏忽，將會(huì)發(fā)生難以估計(jì)的損失。例如：2008年濟(jì)南某鋼結(jié)構(gòu)工廠發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生時(shí)，廠房整體倒塌，由于消防官兵撲救及時(shí)，沒有造成人員傷亡，但是卻造成了極大地經(jīng)濟(jì)損失。本文筆者探索了目前鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中所采用的防火措施，以及分析了防火設(shè)計(jì)中存在的問題，并提出了一些相關(guān)的建議，以供設(shè)計(jì)工程師們參考。

1鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的防火設(shè)計(jì)方法探析

1、1噴涂防火涂料法

噴涂防火涂料法是一般鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法中的主要方法，其設(shè)計(jì)的原理通過在鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹一層防火涂料從而阻滯火災(zāi)發(fā)生時(shí)熱量的傳遞，延遲鋼結(jié)構(gòu)喪失承載力的時(shí)間，為火災(zāi)的營(yíng)救提供了更多的時(shí)間。防火涂料一般具有很好的隔熱性，具有一定得粘結(jié)強(qiáng)度，在正常使用、裝修以及火災(zāi)發(fā)生時(shí)的溫度條件下不會(huì)脫落，且具有一定的抗沖擊能力，對(duì)鋼材不具有腐蝕性，也不含有對(duì)人體健康造成危害的化學(xué)物質(zhì)。噴涂防火涂料方法由于其施工工藝簡(jiǎn)單，防火效果良好，為設(shè)計(jì)師們所普遍采用。

1、2防火板阻隔法

防火板阻隔法多用于大型的鋼結(jié)構(gòu)建筑，它的原理就是利用耐火材料制成耐火板，并將其機(jī)械的固定于鋼結(jié)構(gòu)四周，由于耐火板的隔熱性，阻滯了火災(zāi)時(shí)溫度的傳遞，延緩了鋼結(jié)構(gòu)在高溫下條件下的屈服時(shí)間，從而為火災(zāi)營(yíng)救爭(zhēng)取充分的時(shí)間。防火板隔熱方法尤其優(yōu)點(diǎn)也有其缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是其采用的耐火材料對(duì)人體無害，由于大批量的應(yīng)用也可以工業(yè)化生產(chǎn)，工業(yè)化生產(chǎn)的耐火板尺寸統(tǒng)一，整齊美觀，耐火時(shí)間長(zhǎng)，可達(dá)4小時(shí)；缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工速度較慢，工藝流程較多、較復(fù)雜，相比較噴涂防火涂料法而言，顯然在工期上要有所不足。因此一般大型的，重要的鋼結(jié)構(gòu)才采用這種方法，且一般為鋼柱使用，尺寸統(tǒng)一，施工相對(duì)簡(jiǎn)單些。

1、3充水法

充水法是鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法中很有效的一種方法，其原理是在鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，在鋼結(jié)構(gòu)中預(yù)留孔隙，在施工后將水注入孔隙，一邊注水，一邊抽水，保證水體在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部循環(huán)，這樣當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，由于水體的循環(huán)將鋼結(jié)構(gòu)溫度帶走，阻滯其溫度的上升，從而延長(zhǎng)其喪失承載力的時(shí)間，有效地為火災(zāi)營(yíng)救贏得時(shí)間。這種方法造價(jià)低廉，但是需要專人維護(hù)，鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)過程中還需要預(yù)留孔隙，對(duì)孔隙的密封性，和鋼結(jié)構(gòu)的耐腐蝕性要求相當(dāng)高，因此運(yùn)行維護(hù)較困難，技術(shù)含量高，運(yùn)行費(fèi)用也很高，一般的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)中很少采用。

1、4澆筑混凝土法或砌磚法

澆筑混凝土法是在鋼結(jié)構(gòu)安裝好以后采用在鋼結(jié)構(gòu)四周澆筑混凝土的方法來阻滯火災(zāi)發(fā)生時(shí)的熱量傳遞。由于混凝土和鋼結(jié)構(gòu)粘結(jié)不牢固，一般還需采用鋼筋或者鋼絲網(wǎng)等加強(qiáng)措施，以增加鋼結(jié)構(gòu)和混凝土的連接，同時(shí)也增加了混凝土與鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)合體的強(qiáng)度。這種方法混凝土的防護(hù)層具有高強(qiáng)度和耐沖擊性占用空間較大等特點(diǎn)，一般適用于容易碰撞、無保護(hù)面板的停車棚，或者鋼結(jié)構(gòu)廠房中的鋼柱防火保護(hù)。

除在鋼結(jié)構(gòu)四周澆筑混凝土之外，還可以在鋼結(jié)構(gòu)四周砌筑磚塊，減緩鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)時(shí)達(dá)到耐火極限。此種方法與前者相似，就不在介紹了。

1、5復(fù)合保護(hù)法

在一些鋼結(jié)構(gòu)建筑需要裝飾裝修時(shí)，一般采用復(fù)合保護(hù)法。其一般做法為在緊貼鋼板處首先噴涂防火涂料或黏貼柔性氈狀隔熱材料，然后在使用防火薄板作罩面板。這樣就增加了鋼結(jié)構(gòu)的可裝飾性和美觀性，使鋼結(jié)構(gòu)建筑更加適宜居住。這種方法一般在鋼結(jié)構(gòu)住宅中使用較多。

2鋼結(jié)構(gòu)防火措施選擇要求

如上所述，鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法很多，每種方法都能夠滿足鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)防火設(shè)計(jì)的要求。但是如何為設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)建筑選擇更加合理的方法，筆者認(rèn)為可以從如下幾個(gè)方。面考慮：

(1)工期要求

一般來講，噴涂防火涂料方法工藝流程簡(jiǎn)單，操作方便，技術(shù)含量不是太高，施工工期相對(duì)較短，適用于工期要求比較高的工程；而防火板、充水法等施工，工藝流程復(fù)雜，施工起來難度大，工期較長(zhǎng)，一般適用于工期要求相對(duì)寬松的工程。尤其是混凝土與砌磚保護(hù)法等，需等到鋼結(jié)構(gòu)施工完成，以及地坪施工等施工完畢后才可以施工，工期相對(duì)較長(zhǎng)。

(2)與建筑內(nèi)、外環(huán)境的協(xié)調(diào)要求

噴涂防火涂料僅適合于干燥的室內(nèi)環(huán)境。盡管大部分的防火涂料具有耐脫落的性能，但是，對(duì)于一些長(zhǎng)期暴露在外部環(huán)境下的鋼結(jié)構(gòu)，風(fēng)吹日曬，雨水浸泡等等，還是會(huì)產(chǎn)生脫落的現(xiàn)象的。況且鋼結(jié)構(gòu)還圖有防銹底漆，還需要防火涂料和防銹底漆相容。還有一些鋼結(jié)構(gòu)浸泡在海水中，這就要求其具有一定得耐腐蝕性等等。

(3)鋼結(jié)構(gòu)外型及美觀要求

對(duì)于不需要裝修的鋼結(jié)構(gòu)可以只噴涂防火涂料或者僅僅采用一種防火措施，但是對(duì)于需要裝修的如鋼結(jié)構(gòu)住宅，一般要采用復(fù)合方法，不但采取噴涂防火涂料，還需黏貼耐火板以增加其美觀性等。

除上述之外，在選擇鋼結(jié)構(gòu)的防火措施時(shí)，還應(yīng)考慮下列因素：需防火的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件使用環(huán)境；鋼結(jié)構(gòu)采取防火措施后結(jié)構(gòu)增加的荷載及占用的空間；防火材料質(zhì)量的可靠性；防火措施的經(jīng)濟(jì)性等。

3目前鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)存在的問題及解決方法

(1)在鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)過程中，需要設(shè)計(jì)師具有豐富的防火設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。有一些設(shè)計(jì)師往往會(huì)將鋼結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)防火和建筑防火混為一談，忽略防火設(shè)計(jì)的重要性，因此需加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)者的防火知識(shí)培訓(xùn)，提高其防火意識(shí)；

(2)鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)方法很多，在設(shè)計(jì)中選擇方法時(shí)需要有針對(duì)性，對(duì)建筑的適用性進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析；

(3)目前，噴涂防火涂料時(shí)設(shè)計(jì)者們的首選防火方法，然而由于防火涂料價(jià)格高、裝飾性差、耐火能力弱，而且隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)，其防火性能或逐漸下降，從而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的抗火能力下降。因此還需要對(duì)防火涂料加大科研力度，早日研究出物美價(jià)廉的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

以上是我對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)的一些看法，以鋼結(jié)構(gòu)為主體的建筑做為現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)發(fā)展的重要方向，還需要在防火設(shè)計(jì)方面更加完善。

4總結(jié)

總之，鋼結(jié)構(gòu)防火是鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，目前存在的諸多問題還需要相關(guān)工作者付出一定的努力，來完善鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：

章迅，男，1965年10月出生，籍貫浙江省金華市，工程師，本科，長(zhǎng)期從事防火監(jiān)督工作，方萌：1980年1月21日出生，男，籍貫北京市朝陽區(qū)，研究生學(xué)歷，現(xiàn)任北京市消防局防火監(jiān)督部指導(dǎo)處工程師，研究方向：消防工程