建筑鋼結構中的防火設計研究

文/谷麗、趙萬里 長春黃金設計院 吉林長春 130012

建筑鋼結構中的防火設計研究

文/谷麗、趙萬里 長春黃金設計院 吉林長春 130012

當今社會，安全問題一直是建筑業(yè)的重點研究內(nèi)容之一。當建筑鋼結構逐漸成為建筑材料主流，鋼結構的防火問題也成為人們關注的話題。由于涉及范圍廣泛，所以就我個人的觀點，在控制建筑施工質(zhì)量，保證工業(yè)廠房建筑防火設計的正常使用的前提下，談談我對建筑鋼結構廠房中的建筑防火設計的看法。

鋼結構；防火；設計

引言：

相比于鋼筋混凝土，鋼板由于強度更高、抗震性更好因此被人們廣泛使用。并且由于構件可以工廠化制作現(xiàn)場安裝因而工期大大縮短，從而被廣泛應用于民用建筑和工業(yè)建筑。但很多設計師在設計時只看到鋼結構自身的綜合優(yōu)勢而忽略了鋼結構構件耐火極限低，耐火性差的缺點，致使其在實際應用時有了安全隱患。所以，建筑鋼結構中的防火設計是很重要的。

一、鋼結構建筑的特點

1.1、優(yōu)點

可工廠化制作節(jié)約施工時間，且施工不受季節(jié)影響；因其輕便的特點增大住宅空間使用面積;鋼結構構件可重復利用,拉動其他新型建材行業(yè)的發(fā)展；抗震性能好,使用中易于改造、靈活方便,可重復利用，可以大大減少建筑垃圾，更加綠色環(huán)保，給人帶來舒適感；與鋼筋混凝土相比強度更高、重量更輕，構件安全，降低了建筑物造價；符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，因為低碳、綠色、環(huán)保、節(jié)能等特點，成為了國家重點支持的產(chǎn)業(yè)。

1.2、缺點

鋼結構耐熱不耐火，需要表面涂裝防火涂料；鋼結構不容易被腐蝕，需要在表面涂防腐涂料，減少或避免腐蝕，提高耐久年限。

二、鋼結構的火災危害性

2.1鋼構件易變形，導致建筑物倒塌

鋼結構在火災情況下強度變化較大，火災中，鋼結構溫度達到一定溫度的時候它的強度就會下降。據(jù)理論計算，500°C的時候能夠使得使鋼結構失去平衡穩(wěn)定性。當溫度超過700℃時，鋼結構強度則幾乎減少殆盡。通常不加保護的鋼結構在火災發(fā)生后燃燒15分鐘到20分鐘左右，就有可能發(fā)生倒塌。因為鋼結構熱脹冷縮的特性，鋼結構在高溫受熱后急劇變形開始膨脹，同時內(nèi)承載能力和支撐力都在下降，遇到冷水后會急劇收縮，此時對其滅火或是防御冷卻，建筑結構就會收到破壞，容易坍塌。而且在發(fā)生火災時，鋼結構的某一部分構件變形受損，會破壞鋼構件應力關系，導致建筑物坍塌。

2.2、發(fā)生火災時火勢猛，難以撲救

由于鋼結構建筑空間大，空氣充足，在建筑內(nèi)部形成空氣對流，再加上可燃物多，助燃劑充沛，火災荷載比較大。一旦發(fā)生火災，火勢必將迅猛發(fā)展，短時間便可發(fā)展到火災猛烈階段；加之鋼材本身耐火極限很低，導熱速度又很快，而鋼結構建筑內(nèi)部裝飾多采用可燃材料，火災的時候容易發(fā)生自燃，這就了減少建筑構件承重支撐時間，加速建筑物倒塌。綜上分析，鋼結構建筑發(fā)生火災時，火勢呈大空間、大面積迅猛燃燒趨勢，進而形成整個建筑坍塌，消防人員進攻障礙物多，滅火人員難以深入，使消防人員失去最佳控火的有利時機，戰(zhàn)斗展開后難以實施內(nèi)攻，而且滅火人員容易被砸傷，甚至出現(xiàn)在建筑物倒塌時被埋壓，不易及時撤出。

三、鋼結構建筑的防火設計措施

近二十年，由于鋼材料的出現(xiàn)鋼結構在我過開始廣泛使用，我們身邊鋼結構建筑隨處可見，比如大型的工業(yè)廠房、商場甚至住宅用房都在應用。但鋼結構的耐火性差是一個致命的弱點，所以為了我們的經(jīng)濟利益和人身安全，我們應該在鋼結構建筑的防火設計上下功夫，做到以下措施。

3.1、耐火極限的確定

因為不同的鋼結構建筑存在差異性，所以火災危險性也有不同，那么它的耐火極限也不同。根據(jù)建筑中所有構件的耐火極限的最大值確定整體的耐火極限。當確定鋼結構構件的耐火極限時，應著重考慮建筑的耐火等級，因為建筑的耐火等級是建筑防火性能的綜合評價或要求，就目前我們國家頒布了相關的規(guī)定，把建筑物耐火等級分為一、二、三、四級，而且建筑耐火等級越高，構件的耐火極限要求應越高，構件的重要性也是這樣，越重要的構件，耐火極限要求應越高。

3.2、防火涂料的使用

防火涂料的防火原理：防火涂料用噴涂機直接噴在鋼結構構件的表面使其形成保護層，是建筑防火的重要材料。防火涂料的作用：將防火涂料涂在構件上，可以起到裝飾和防腐作用，在遇到火焰或熱輻射時，防火涂料能夠起到阻燃作用。并且防火涂料能夠降低構件的溫度，這樣可以起到升高著火點的作用。此外防火涂料本身具燃點高，使被保護的可燃性基材不直接和空氣中的氧氣結合，這樣可以進一步的阻止燃燒過快問題。防火涂料在遇到火災時可以發(fā)生化學反應釋放出不易燃氣體，例如二氧化碳能夠抑制燃燒，像含有氯、磷的防火涂料能夠受熱后中斷連鎖反應，降低火災蔓延的速度，還有膨脹型防火涂料遇火就會膨脹發(fā)泡，生成一層泡沫隔熱層，阻止進一步的燃燒。

3.3、滅火措施

當發(fā)生火災時，人身安全是最重要的，遇到火災我們應當保持冷靜。先進行火勢偵查，然后進行外部觀察或者是詢問當事人能更快了解起火部位和火災的發(fā)生情況。如果條件允許，可以進入建筑物的著火點，查探出被困人數(shù)以及所處位置，有無易燃易爆及貴重物品，建筑是否變形等情況。在優(yōu)先救人的前提下，用水槍射流撲滅被困人員周圍及疏散通道上的火勢，驅(qū)散煙霧，保證救人后能夠有安全的通道退出起火點。內(nèi)外進攻，堵截火勢。在無倒塌可能的情況下，迅速內(nèi)攻，接近火點，迅速堵截火勢消滅火災。

四、總結

因為鋼結構建筑的快速發(fā)展，鋼結構材料的應用日益增加，雖然它有其自身的綜合優(yōu)勢，但它耐火性、耐腐性差的缺點不能忽略。比如鋼結構商場、廠房內(nèi)部可燃物數(shù)量相對較大，發(fā)生火災時將釋放出大量的熱量、煙霧和各種有毒氣體，另因空間大，內(nèi)部環(huán)境復雜，被困人員難以疏散，正確逃生，容易造成群死群傷的傷亡情況。工程設計師應該牢記這一點，將鋼結構的防火設計作為重點研究，加強鋼結構建筑的防火保護以降低經(jīng)濟財產(chǎn)損失，保障人生安全。

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