談鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火保護(hù)

鮮木西努爾

摘 要 隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑市場(chǎng)的日益繁榮，鋼結(jié)構(gòu)體系因?yàn)榫哂袕?qiáng)度高、自重輕、性能穩(wěn)定、韌性好、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少以及適合于批量生產(chǎn)，同時(shí)，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使其成了最佳建筑用結(jié)構(gòu)材料。但鋼的耐火性能差，受熱后強(qiáng)度下降很快，易產(chǎn)生先天性火災(zāi)隱患，危害人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。所以，必須對(duì)鋼結(jié)構(gòu)做防火處理。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu) 優(yōu)點(diǎn) 發(fā)展前景 不足

近年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)了建筑業(yè)的空前繁榮，廠(chǎng)房、倉(cāng)庫(kù)、體育館、住宅等建筑越來(lái)越廣泛地運(yùn)用輕鋼結(jié)構(gòu)，一些大跨度、超高層建筑也應(yīng)運(yùn)而生。目前世界上最高，最大的結(jié)構(gòu)采用的都是鋼結(jié)構(gòu)，而歷屆奧運(yùn)會(huì)的場(chǎng)館也多采用鋼結(jié)構(gòu)。隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，我國(guó)低層、多層的輕鋼結(jié)構(gòu)運(yùn)用越來(lái)越廣泛，高層及超高層和大跨度鋼結(jié)構(gòu)也有了較大發(fā)展。但鋼結(jié)構(gòu)也存在自身缺點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火極限低。鋼結(jié)構(gòu)通常在450 ℃～650 ℃溫度中就會(huì)失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因過(guò)大的形變而不能繼續(xù)使用。如何讓這些超高、超大的鋼結(jié)構(gòu)防火性能更佳，已經(jīng)成為擺在設(shè)計(jì)、施工及消防部門(mén)和科研機(jī)構(gòu)面前一道共同的課題，力爭(zhēng)最完滿(mǎn)地解決鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防安全，這在國(guó)際上也是一門(mén)新的學(xué)科。

一、鋼結(jié)構(gòu)概述

鋼結(jié)構(gòu)體系具有強(qiáng)度高、自重輕、性能穩(wěn)定、韌性好、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環(huán)境污染少等綜合優(yōu)勢(shì)，而且適合于批量生產(chǎn)，與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，更具有在“高、大、輕”三個(gè)方面發(fā)展的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，使得鋼鐵成了最佳建筑用結(jié)構(gòu)材料。進(jìn)入19世紀(jì)80年代起，建筑結(jié)構(gòu)就開(kāi)始使用軋制鋼材。這時(shí)候涌現(xiàn)了大批的車(chē)站、庫(kù)房和展覽館等鋼結(jié)構(gòu)建筑，這些建筑直到今天還在充分發(fā)揮各自的功能。其中最為顯赫的成果就是1889年為法國(guó)巴黎博覽會(huì)建造的三鉸拱機(jī)械館和埃菲爾鐵塔。埃菲爾鐵塔高312.27 m，使用了18 038個(gè)鍛鐵構(gòu)件，用2.5萬(wàn)個(gè)鉚釘固定，重7 300 t。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)建筑在理論和實(shí)踐上又有了新發(fā)展，其中的代表作，如1977年完成的巴黎蓬皮杜中心，1986年的倫敦洛依茲大廈等。到了20世紀(jì)末，鋼結(jié)構(gòu)建筑的規(guī)模和功能已經(jīng)不是決定性因素了，所有建筑需要的是設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)技術(shù)的完美融合。

二、鋼結(jié)構(gòu)建筑的優(yōu)點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)建筑是繼鋼筋混凝土建筑之后的最具革命性的建筑新發(fā)展和新應(yīng)用。它具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件結(jié)構(gòu)斷面小、自重小，可以減少運(yùn)輸和吊裝費(fèi)用，基礎(chǔ)的負(fù)載也相應(yīng)減少。

2.鋼結(jié)構(gòu)具有良好的延性和抗震性能，尤其是在高烈度地震區(qū)，使用鋼結(jié)構(gòu)就更為有利。

3.結(jié)構(gòu)占有面積較小，實(shí)際上是增加了使用面積。這實(shí)際上是增加建筑物的使用價(jià)值，增加經(jīng)濟(jì)效益。

4.施工速度快，采用鋼結(jié)構(gòu)可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業(yè)面?？梢詫?shí)現(xiàn)鋼柱的吊裝、鋼框架的安裝、鋼筋混凝土核心筒的澆筑、組合樓蓋等的平行立體交叉作業(yè)。

5.鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量容易保證，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般都在工廠(chǎng)里制造、加工，精度高。在工地只是安裝就位，用工省，現(xiàn)場(chǎng)施工比較文明。

6.鋼結(jié)構(gòu)建筑在使用過(guò)程中易于改造，如加固、接高、擴(kuò)大樓面等內(nèi)部分割，變動(dòng)比較容易、靈活。

7.鋼結(jié)構(gòu)可以做成大跨度、大空間形成較寬敞的無(wú)柱空間，敞式的大平面辦公室，工業(yè)廠(chǎng)房和倉(cāng)庫(kù)等是最常見(jiàn)的空間形式。

二、建筑用鋼材種類(lèi)

近幾年來(lái)中國(guó)鋼材的品種不斷增加，鋼材質(zhì)量也不斷提高。采用先進(jìn)軋機(jī)軋制各種鋼材我國(guó)積極擴(kuò)展建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材的品種，提高產(chǎn)品性能，包括優(yōu)質(zhì)焊接結(jié)構(gòu)鋼、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)厚板、熱成型管材、優(yōu)質(zhì)可焊鑄鋼等；擴(kuò)大冷彎型鋼和熱軋H型鋼的品種和規(guī)格；合理推廣采用耐候鋼、耐火鋼、Z向鋼等。到2010年，我國(guó)將基本實(shí)現(xiàn)建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼國(guó)產(chǎn)化的目標(biāo)。建筑鋼結(jié)構(gòu)用鋼材主要品種有中厚板、鍍薄卷板、彩色涂層卷板、中小型鋼（工字鋼）、槽鋼、角鋼、熱軋H鋼、焊接H鋼、焊管、冷彎型鋼及無(wú)縫鋼管等，特別是熱軋H型鋼的生產(chǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展起了推動(dòng)作用。

三、鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展廣闊前景

我國(guó)20年來(lái)的改革開(kāi)放和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在建筑工程領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，鋼結(jié)構(gòu)以其自身的優(yōu)越性引起業(yè)內(nèi)關(guān)注，已經(jīng)在工程中得到合理的、迅速的應(yīng)用。

1.從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的主要物質(zhì)基礎(chǔ)來(lái)看，自1996年開(kāi)始我國(guó)鋼的總產(chǎn)值就已超過(guò)1億噸，居世界首位。而且隨著鋼材產(chǎn)量和質(zhì)量持續(xù)提高，其價(jià)格正逐步下降，鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)也相應(yīng)有較大幅度的降低。

2.從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的技術(shù)基礎(chǔ)來(lái)看，設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收規(guī)范規(guī)程及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)行20余本。有關(guān)鋼結(jié)構(gòu)的規(guī)范規(guī)程的不斷完善為鋼結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用奠定了必要的技術(shù)基礎(chǔ)，為設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

3.從發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)的人才素質(zhì)來(lái)看，經(jīng)過(guò)幾年來(lái)的發(fā)展，專(zhuān)業(yè)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員已經(jīng)形成一定的規(guī)模，而且他們的專(zhuān)業(yè)素質(zhì)在實(shí)踐中得到不斷提高。

高層建筑鋼結(jié)構(gòu)近年來(lái)雨后春筍般的拔地而起，發(fā)展很迅速。90年代以來(lái)正在建造或設(shè)計(jì)的高層建筑鋼結(jié)構(gòu)共約32幢，最高的達(dá)420 m（已建）和460 m（設(shè)計(jì)）。前些年在大連興建的高度200 m的遠(yuǎn)洋大廈鋼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)、制造、安裝和材料全部是由國(guó)內(nèi)承擔(dān)和供應(yīng)的，這說(shuō)明完全由我國(guó)自己來(lái)建造超高層鋼結(jié)構(gòu)是可以做到的。

隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)保持快速發(fā)展，國(guó)家投資一大批工程項(xiàng)目?！笆濉保?001年-2005年）期間建筑業(yè)可保持12%的增長(zhǎng)速度，主要是因?yàn)閲?guó)家要發(fā)展小城鎮(zhèn)，興建重點(diǎn)骨干工程等。

中國(guó)政府對(duì)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的政策，從過(guò)去限制使用到鼓勵(lì)推廣采用，從規(guī)劃、政策及具體推動(dòng)做了大量工作。2000年提出了國(guó)家建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2010年發(fā)展規(guī)劃綱要及建筑鋼結(jié)構(gòu)工程技術(shù)政策。專(zhuān)家們提出將建筑鋼結(jié)構(gòu)歸納為：高層重型鋼結(jié)構(gòu)、空間大跨度鋼結(jié)構(gòu)、輕型鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混結(jié)合結(jié)構(gòu)、住宅鋼結(jié)構(gòu)五大類(lèi)。

四、我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)存在的不足

盡管鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)在我國(guó)有了可喜的進(jìn)步，但是發(fā)展力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

1.世界各國(guó)建筑業(yè)都是鋼材的主要用戶(hù)之一，我國(guó)目前建筑用鋼量只達(dá)到22%～26%。

2.雖然行業(yè)管理部門(mén)和社會(huì)各界都在強(qiáng)調(diào)發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)建筑，但人們對(duì)此還不很熟悉，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑多方面的優(yōu)越性認(rèn)識(shí)不夠，需要轉(zhuǎn)變觀(guān)念。

3.對(duì)于業(yè)主和設(shè)計(jì)單位，鋼結(jié)構(gòu)正逐步改變著傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)理念，這需要我們結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員不斷充實(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思維，學(xué)習(xí)先進(jìn)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，突破傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)約束，來(lái)不斷適應(yīng)新形勢(shì)的要求。

參考文獻(xiàn)

[1]李國(guó)強(qiáng).鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)方法的發(fā)展.鋼結(jié)構(gòu)，2000，3，47～49.

[2]中華人民共和國(guó)公安部.GB 50045-95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[3]中華人民共和國(guó)公安部.GBJ16-87.建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001-7.

[4]王國(guó)周，瞿履謙.鋼結(jié)構(gòu)——原理與設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2000，176～182.

[5]中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB50205-2001.鋼結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2001.

[6]戰(zhàn)鳳昌，李?lèi)偭?專(zhuān)用涂料.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993，158～162.