鋼結(jié)構(gòu)建筑防火措施分析

彭 軻

(江西省南昌市紅谷灘新區(qū)消防大隊，江西 南昌 330009)

當(dāng)前,鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)形式被十分廣泛地應(yīng)用,和其他形式建筑結(jié)構(gòu)相比,鋼結(jié)構(gòu)建筑主要具有工業(yè)化的程度高、環(huán)保的效果好、施工的周期短、重量輕、抗震的性能好等優(yōu)勢,且還要符合我國的國民經(jīng)濟規(guī)定和可持續(xù)發(fā)展的要求。但是對鋼結(jié)構(gòu)的建筑設(shè)計來說,要全面做好鋼結(jié)構(gòu)防火的保護。鋼材成為鋼結(jié)構(gòu)建筑中的最主要建筑材料,屬于一種不燃燒材料,可是鋼材的本身就是熱良導(dǎo)體,十分容易傳導(dǎo)熱能。一般來說,當(dāng)溫度超過了260℃以上,鋼材料的極限強度與屈服點就會顯著的下降,如果溫度達到了650℃以上時,鋼材自身的強度可以近似的等于零,這樣就使鋼材喪失了承載能力,導(dǎo)致鋼材出現(xiàn)過大變形不能再繼續(xù)工作。因此當(dāng)使用鋼材成為鋼結(jié)構(gòu)建筑最主要的構(gòu)件時,一定要根據(jù)它的熱力學(xué)特點,加強對鋼結(jié)構(gòu)防火采取有效的保護措施。

一、鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)的危險性

鋼結(jié)構(gòu)建筑最主要的缺點就是耐火性能較差。如果沒有對它進行防火處理,即使鋼材的本身不會遇火而燃燒,可是遇到了高溫之后它的強度就會迅速的下降。鋼結(jié)構(gòu)建筑在發(fā)生火災(zāi)之后,滅火救援的難度大,如果沒有做防火保護的鋼結(jié)構(gòu)建筑,遇火耐火最多只有15分鐘,不利于初期的滅火,加之鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)生火災(zāi)時容易產(chǎn)生出大量熱量與煙霧,消防人員根本不容易深入到建筑的內(nèi)部去堵截,就只能采用外圍的水槍噴灑降溫。鋼結(jié)構(gòu)的建筑一旦遇到火災(zāi)就易發(fā)生變形倒塌,這樣很容易造成群死群傷。而且,鋼結(jié)構(gòu)的建筑內(nèi)部也是人員密集的場所,如果火災(zāi)發(fā)生的時候,造成慌亂導(dǎo)致肓目疏散,根本不利于安全疏散。

二、鋼結(jié)構(gòu)建筑防火的基本要求

要確保鋼結(jié)構(gòu)的建筑安全,就要對鋼結(jié)構(gòu)的建筑采取有效防火的措施,進而就可以提高鋼結(jié)構(gòu)的建筑耐火極限,使用性能可靠和經(jīng)濟合理的鋼結(jié)構(gòu)建筑,鋼結(jié)構(gòu)建筑另一個重要的防火防護途徑就是涂料。

(一)環(huán)保效果要好

要求鋼結(jié)構(gòu)的建筑防火材料在使用和施工,以及火災(zāi)發(fā)生時候,都不能產(chǎn)生出有害的氣體,不能產(chǎn)生出危害人體的健康的有害氣體。目前,室內(nèi)空氣污染已經(jīng)成為了危害公眾健康主要因素之一。加之,防火涂料在遇火保護鋼材的基材同時,其中的阻燃成份就會釋放出一些有毒的氣體。當(dāng)這些有毒、有害的氣體濃度超過人體最大的忍受極限,會給沒有來得及逃離火災(zāi)現(xiàn)場之人造成傷害。

(二)絕熱性能要好

鋼結(jié)構(gòu)的建筑鋼梁和鋼柱,其防火一般按一級防火的要求,鋼柱的耐火極限是3小時,鋼梁的耐火極限是2小時,二級的防火要求,鋼柱的耐火極限是2.5小時,鋼梁的耐火極限是1.5小時。如果結(jié)構(gòu)的表面長期受到輻射熱高達150℃以上,或在短期內(nèi)受到火焰的作用時,應(yīng)該采取有效的防護措施,用來保證鋼結(jié)構(gòu)在使用的期內(nèi)安全且可靠。

三、鋼結(jié)構(gòu)建筑防火的方法和措施

鋼結(jié)構(gòu)的建筑防火保護有很多方法,但是主要有噴涂法、水淋、包敷法及充水冷卻法幾種比較常見方法,所有的方法都是為了降低熱量的傳遞速度或者帶走熱量,進而可以推遲鋼結(jié)構(gòu)的建筑溫升和強度變?nèi)醯臅r間。

(一)鋼結(jié)構(gòu)的包敷法防火

包敷法主要是用固體耐火的材料將鋼結(jié)構(gòu)整體徹底包起來。固體的耐火材料不但有不燃性,還有較大熱容量,將它用作耐火的保護層就能讓構(gòu)件升溫減緩。目前,工程當(dāng)中一般多采用無機防火板,用這個材料對鋼結(jié)構(gòu)包裹,比如使用硅酸鈣板、石膏板、蛭石板等,這方法具有損耗較小,成本較低,施工比較方便,而且施工周期短等優(yōu)點。

(二)鋼結(jié)構(gòu)的噴涂法防火

所謂的噴涂法,就是在鋼結(jié)構(gòu)的表面上涂一層防火的涂料,進而讓鋼結(jié)構(gòu)上形成一層保護膜,提高鋼結(jié)構(gòu)的建筑構(gòu)件耐火極限。這種的防火原理:涂層對鋼基材主要起屏蔽的作用,讓鋼結(jié)構(gòu)不會直接就暴露在火焰的高溫中;而且涂層吸熱之后,部份物質(zhì)因為分解會放出水蒸氣和其它的不燃?xì)怏w,就會起到消耗熱量的作用,降低了火焰的溫度與燃燒的速度,而且稀釋了氧氣的作用;而且,涂層的本身多孔輕質(zhì)與受熱后就形成了碳化泡沫層,能夠延緩熱量朝鋼基材傳遞時間。

(三)鋼結(jié)構(gòu)的充水冷卻法防火

鋼結(jié)構(gòu)的充水冷卻,就是往空心的封閉柱中充滿水,出現(xiàn)火災(zāi)的時侯,構(gòu)件就會將從火中吸收來的熱量傳給柱中的水,再通過水的蒸發(fā)來消耗熱量或者通過循環(huán)將熱量導(dǎo)走,這樣的構(gòu)件溫度是可以保持到100℃左右。其實,鋼結(jié)構(gòu)充水冷卻法的工作原理,就相當(dāng)于將構(gòu)件當(dāng)成盛滿水的容器。燒水一樣地加熱容器,而容器中的水會不斷被蒸發(fā)掉。當(dāng)然只要鋼結(jié)構(gòu)的柱中有水,就會將構(gòu)件吸收的熱量不斷地耗掉或者導(dǎo)走。這樣,溫度就不會過高進而影響到鋼結(jié)構(gòu)的強度。冷卻水是由供水的管網(wǎng)提供的。如果柱的高度過大之時,就可分成幾個循環(huán)系統(tǒng),這樣才能防止柱底的水壓過大,還可以防止銹蝕或者水的冰結(jié),因此水中就應(yīng)摻入阻銹劑與防凍劑。而蒸氣且由排氣口排出去。充水法是通過水氣來蒸發(fā)散熱的,還借水的溫差來形成循環(huán),將熱量導(dǎo)向到非火災(zāi)區(qū)內(nèi)溫度較低的柱中,進而使構(gòu)件能夠保持較低溫度,這樣才能夠保證鋼結(jié)構(gòu)的安全。

(四)鋼結(jié)構(gòu)的水噴淋法防火

所謂的水噴淋法,就是在鋼結(jié)構(gòu)的建筑結(jié)構(gòu)上部設(shè)置了水噴淋管網(wǎng)與噴頭。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的建筑發(fā)生了火災(zāi)的時候,水噴頭受熱之后就會自動的打開向建筑構(gòu)件噴水了,這樣就使建筑構(gòu)件的表面形成了連續(xù)流動水膜,就可以帶走大量熱量,讓鋼結(jié)構(gòu)的構(gòu)件溫度不會過高,這樣就可以提高結(jié)構(gòu)耐火極限。

四、結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)的建筑不但豐富了建筑結(jié)構(gòu)的形式,而且還為人們提供大量豐富多彩的建筑類型,就會給人們一種美妙視覺效果。同時,也為建筑的藝術(shù)發(fā)展提技術(shù)支撐。目前,隨著我國經(jīng)濟與技術(shù)的發(fā)展,人們對建筑的安全要求是越來越高了,對各種災(zāi)害防范工作也是日益重視,特別是火災(zāi)。加強鋼結(jié)構(gòu)的建筑材料耐火的性能,就使鋼結(jié)構(gòu)的建筑材料自身阻止火災(zāi)的發(fā)生或者蔓延,這就是鋼結(jié)構(gòu)的防火保護研究與發(fā)展的重點。只要我們能夠重視防火的保護問題,不斷的研究、探索防火的新材料和新工藝,這樣才能夠揚長避短,就可使鋼結(jié)構(gòu)的建筑更為廣泛的使用。

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