冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋的防火問題及產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展應(yīng)用

曹璐

【摘 要】對(duì)國內(nèi)外低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的防火問題及方法進(jìn)行總結(jié)，指出冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化的必要性及國內(nèi)外冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)狀及對(duì)策。

【關(guān)鍵詞】冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)；低層房屋；防火問題；產(chǎn)業(yè)化

0 引言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑技術(shù)的進(jìn)步，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)建筑在我國漸漸興起，其滿足我國當(dāng)下人多地少的國情，也滿足當(dāng)下許多在普通鋼筋混凝土房屋中無法滿足的居住要求，使充分發(fā)展該種結(jié)構(gòu)顯得更加迫切。但是對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)最敏感的是防火及防腐問題，若這兩個(gè)問題都解決了，那更會(huì)發(fā)揮它的優(yōu)點(diǎn)，因此，對(duì)于冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋的防火防腐問題顯得格外重要。其次，人口增長和城市化進(jìn)程加快引發(fā)更高的住宅需求，居住條件的改善也進(jìn)一步刺激了住宅需求，政府也大力鼓勵(lì)發(fā)展住宅產(chǎn)業(yè)化，以滿足當(dāng)下的住宅需求，因此冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的產(chǎn)業(yè)化也是值得注意的問題。

1 國內(nèi)外冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)防火問題及方法

1.1 國內(nèi)外冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)防火問題

鋼結(jié)構(gòu)最主要的缺陷就是耐高溫但是不耐火，這使得防火設(shè)計(jì)顯得格外重要。不同國家對(duì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火標(biāo)準(zhǔn)不一樣，由于我國許多地區(qū)消防設(shè)施相對(duì)比較落后，使得防火這個(gè)問題比較突出，再加上我國對(duì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的防火性能的研究和相關(guān)實(shí)驗(yàn)都還比較少，我國的防火規(guī)范對(duì)消防的限制很嚴(yán)。我國規(guī)范注重材料和構(gòu)件的耐火極限而北美規(guī)范則更加注重火災(zāi)是的逃生功能。按我國規(guī)范，對(duì)于低層住宅體系耐火極限要達(dá)到2.5個(gè)小時(shí)，一般的冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅也要1.5個(gè)小時(shí)，這使得鋼結(jié)構(gòu)表面要進(jìn)行防火涂料的施工，但其成本比較高，這也使得冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅的推廣受到限制。我國在冷彎薄壁型鋼承重體系的防火方面還沒有相關(guān)的規(guī)定，若套用類似的標(biāo)準(zhǔn)則會(huì)顯得過于嚴(yán)格，不符合實(shí)際。而美國在這方面做了大量實(shí)驗(yàn)，旨在用分析的方法來預(yù)測其承重體系在其標(biāo)準(zhǔn)防火測試方法所規(guī)定條件下的性能，為標(biāo)準(zhǔn)的制定和相關(guān)規(guī)定提供可靠的數(shù)據(jù)。

1.2 國內(nèi)外冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)防火方法

當(dāng)前防火方法從理論上大致分兩類，截流法和疏導(dǎo)法，截流法又分四類：屏蔽法、水噴淋法、包封法和噴涂法。屏蔽法比較經(jīng)濟(jì)，但是使用有局限性，主要用于屋蓋系統(tǒng)的保護(hù)。水噴淋法也有局限性，它必須是在已經(jīng)設(shè)置噴淋系統(tǒng)的建筑物中，但是它的優(yōu)點(diǎn)在于可與消防噴淋系統(tǒng)統(tǒng)一考慮不必再做防火措施。包封法隨著這幾年新型防火板材的出現(xiàn)在實(shí)際應(yīng)用中越來越廣泛，該方法在我國較發(fā)達(dá)的地區(qū)應(yīng)用較多，尤其是在鋼骨架結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方面有較明顯的優(yōu)勢(shì)。噴涂法在這幾十年的發(fā)展后，已經(jīng)成為比較成熟的防火保護(hù)方法，目前國內(nèi)在防火涂料方面有了比較長足的發(fā)展，相對(duì)比較成熟，但是其不足之處便是噴涂時(shí)污染環(huán)境，裝飾效果不太好。

而國外除了采用這些方法外，還有些新技術(shù)新材料，例如新型防火板包敷保護(hù)法，采用膨脹材料保護(hù)法，采用充水保護(hù)法等。其中充水法即是在空心構(gòu)件中充滿冷卻水，使得火災(zāi)發(fā)生時(shí)，溫度不會(huì)超過100攝氏度，但是需要一整套水循環(huán)系統(tǒng)，設(shè)備工藝復(fù)雜造價(jià)較高。目前只在歐洲等有建筑案例。

2 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化的必要性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和建筑技術(shù)的進(jìn)步，對(duì)于解決人均住房面積低和住宅建設(shè)質(zhì)量差這兩個(gè)問題變得越來越迫切，其關(guān)鍵問題在于解決住房的產(chǎn)業(yè)化。我國是世界上人口最多的國家，且伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，我國城鎮(zhèn)建設(shè)將不斷擴(kuò)大，這必定會(huì)引發(fā)更多的住房需求。此外，隨著人們的生活水平的不斷提高，對(duì)房屋的需求已經(jīng)從最開始的生存型向功能舒適型轉(zhuǎn)型了，人們需要更加合理的功能空間、對(duì)保溫、隔熱等住宅的物理性能和住宅的設(shè)備和設(shè)施配備的要求也更高。而冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋對(duì)于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化又有普通鋼筋混凝土房屋不能及的優(yōu)勢(shì)，這使得其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化勢(shì)在必行。

2.2 國外冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

北美作為冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的起源地，其在材料的選配、各構(gòu)造的做法標(biāo)準(zhǔn)化程度高，在連接件及連接方式也十分規(guī)范和完善，正是因?yàn)楸泵荔w系在建筑風(fēng)格、結(jié)構(gòu)構(gòu)造做法、以及室內(nèi)外裝修等陳設(shè)方面形成了完整的體系，使其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展較為成熟。這也使得國內(nèi)很多公司都應(yīng)用北美體系。

日本冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)雖然起步比美國晚，但是其發(fā)展的勢(shì)頭不容小覷，在近50年間，日本在引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)的同時(shí)，結(jié)和其本國的實(shí)際情況，進(jìn)行了很多改良，形成了有自己特色的結(jié)構(gòu)體系。其產(chǎn)業(yè)化的程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于許多國家，日本體系在工廠化、模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化以及材料等方面都做了許多研究和創(chuàng)新，實(shí)際上是把冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋作為一個(gè)完整的產(chǎn)品來研發(fā)和推廣發(fā)展。其最有代表性的則是KC體系，其最大的特點(diǎn)就是模塊化，即盒子結(jié)構(gòu)。這種方式是在工廠里將完整的房屋單元組裝完成，然后運(yùn)至現(xiàn)場就為。而KC體系一般采用400mm至600mm的模數(shù)將住宅劃分為多個(gè)盒子單元，每個(gè)單元的樓蓋和墻體均在設(shè)計(jì)的時(shí)候劃分為板塊，設(shè)計(jì)尺寸精度非常高，工廠按照設(shè)計(jì)圖紙來加工和預(yù)制，結(jié)構(gòu)板材和結(jié)構(gòu)骨架在工廠就組裝完成，所以施工現(xiàn)場就簡單快捷。

此外，像澳大利亞、新西蘭等國家在冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋的發(fā)展也較成熟，他們冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化也相應(yīng)較成熟。新西蘭早已經(jīng)實(shí)現(xiàn)整個(gè)住宅骨架用一個(gè)規(guī)格的C型截面，這樣高標(biāo)準(zhǔn)的要求使得這個(gè)住宅體系得到極大的優(yōu)化，從材料的選用到圖紙的設(shè)計(jì)，從結(jié)構(gòu)布置到構(gòu)件加工及現(xiàn)場安裝都變得相當(dāng)簡單快捷，這使得新西蘭冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化的到極大的發(fā)展。此外這兩個(gè)國家其相應(yīng)的設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)及應(yīng)用也相當(dāng)了得，這也促使得其產(chǎn)業(yè)化得到更大的推廣和發(fā)展。

2.3 國內(nèi)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)房屋產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

我國在20世紀(jì)80年代年代中期首次引進(jìn)了輕鋼住宅，隨后引入北美、日本、澳大利亞等的低層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，也有引入多層層冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)住宅體系，例如加拿大的無比鋼體系。對(duì)于冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的建造具有代表性的公司有北新房屋有限公司、上海美建公司、上海綠筑住宅系統(tǒng)科技有限公司、鋼之杰等。但是我國當(dāng)下大多都還是借用外國的技術(shù)和方法，對(duì)于這方面的創(chuàng)新和研究還較少，對(duì)于這方面的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)都還不夠完善，因此其產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展還不夠成熟。

3 解決冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)化問題的對(duì)策

（1）完善冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)相應(yīng)的規(guī)范體系，始終要堅(jiān)持構(gòu)配件的標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化、系列化，對(duì)住宅材料、設(shè)備、部品、性能、結(jié)構(gòu)、安全性等方面制定詳細(xì)的配套標(biāo)準(zhǔn)；

（2）需要政府的大力支持和推廣，出臺(tái)相應(yīng)的優(yōu)惠政策，支持相應(yīng)的科研研究，對(duì)于關(guān)鍵技術(shù)如防火問題應(yīng)更加重視，注重培養(yǎng)相應(yīng)的技術(shù)人員；

（3）應(yīng)注重形成住宅產(chǎn)業(yè)化鏈條，使得設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、加工、安裝、裝修、維護(hù)、售后服務(wù)一體化；

（4）分階段實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，循序漸進(jìn)，突出重點(diǎn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]薛發(fā)，劉定容.冷彎薄壁型鋼住宅體系及其在中國的應(yīng)用和發(fā)展[J].建筑技術(shù)與設(shè)計(jì)，2008，2：82-85.

[2]蔡玉春.鋼結(jié)構(gòu)住宅設(shè)計(jì)中防火問題的對(duì)策研究[J].鋼結(jié)構(gòu)，2007，3：15-20.

[3]陳鑫，邢軍，張坤.淺談鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)問題[J].工業(yè)建筑，2009，2：27-32.

[4]沈向農(nóng).鋼結(jié)構(gòu)防火問題探析[C].城市建設(shè)理論研究，2012，5：31-36.

[責(zé)任編輯：楊玉潔]