基于裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑防火探析

于雷

摘 要：在二十一世紀(jì)，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展已經(jīng)走上了高速公路。經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民及社會對于安全意識的提高都要求我們在建筑防火領(lǐng)域的技術(shù)要有長足的進(jìn)步。為滿足飛速增長的城市人口和城市土地價值，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的應(yīng)用越來越廣泛。但是裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑放在擁有種種優(yōu)點的同時，其防火問題也是一項必須引起重視的內(nèi)容。雖然鋼材本身不會燃燒，但是受熱容易變形，且具有良好的導(dǎo)熱能力。再加上高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)本身具有疏散難，救援難，指揮難等缺陷。

關(guān)鍵詞：裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑；防火；防火材料

1 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的消防隱患

1.1 耐火性不足

雖然鋼材結(jié)構(gòu)自身的強(qiáng)度很大，但是在遭受高溫時非常容易變形，這將會導(dǎo)致鋼材強(qiáng)度急劇下降。大量的火災(zāi)案例顯示，在無防護(hù)措施的情況下，火災(zāi)中建筑的鋼結(jié)構(gòu)在20分鐘以內(nèi)便會達(dá)到540℃以上，此時鋼材的強(qiáng)度、彈性、承載力等數(shù)值將迅速下降。在600℃左右時其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度近乎為零。因此火災(zāi)造成的高溫很容易使鋼結(jié)構(gòu)建筑變形倒塌，引起嚴(yán)重后果，同時鋼材具有良好的導(dǎo)熱能力，在發(fā)生火災(zāi)時會將熱量傳導(dǎo)到建筑其它部分，這很容易導(dǎo)致火勢蔓延。

1.2 建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜

裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要應(yīng)用領(lǐng)域是高層建筑。這類高層建筑中通常存在電梯井、樓梯間、通風(fēng)口等豎向通道，這些通風(fēng)結(jié)構(gòu)很容易導(dǎo)致火災(zāi)在樓層間迅速擴(kuò)散，是建筑中防火的重點。同時高層裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑具有結(jié)構(gòu)封閉，樓層高，人口密度大的特點。建筑一旦失火，內(nèi)部情況極為復(fù)雜。再加上建筑內(nèi)大量的人口難以及時疏散，過高的樓層難以滅火。因此存在疏散難，救援難，指揮難等致命問題。

2 裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火方案

幸運(yùn)的是，隨著我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，科技快速進(jìn)步，人民教育水平和消防意識的不斷提高，在技術(shù)和管理層面上針對裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火措施已經(jīng)得到有效發(fā)展。而管理制度的完善和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也使得上述防火措施得以越來越普遍的應(yīng)用在實際生產(chǎn)之中。

鋼結(jié)構(gòu)自身在火災(zāi)面前存在種種無法改善的缺陷，只能通過防火材料來加以解決。鋼結(jié)構(gòu)本身應(yīng)使用高溫巖棉+防火板來進(jìn)行包裹保護(hù)，以與火災(zāi)的高溫隔離。具體方法為以輕鋼龍骨做骨架，內(nèi)部充填高溫巖棉，外部用防火板固定。其中需要注意的是其中高溫巖棉的使用壽命往往只有20年左右，而裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑本身的設(shè)計壽命在75～100年以上，因此應(yīng)當(dāng)注意更換。而電梯井、排煙井、排風(fēng)井等豎直通過樓板的結(jié)構(gòu)更應(yīng)當(dāng)注意做好防護(hù)。

同時應(yīng)當(dāng)對所使用的防火涂料的生產(chǎn)許可證、產(chǎn)品批號、使用期限等進(jìn)行嚴(yán)格審查，避免使用劣質(zhì)或失效的產(chǎn)品。并且，在使用防火涂料前請有效清除材料上的灰塵、油垢和銹蝕等，避免出現(xiàn)材料脫落和空鼓，影響發(fā)揮效能。

要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實際應(yīng)用中克服防火性能不足這一缺點，必須對其進(jìn)行防火處理。防火處理的目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計規(guī)范規(guī)定的等級范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落的措施有多種，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法。但無論采取何種方法，其原理是一致的。目前，大多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)采用了鋼結(jié)構(gòu)防火涂料噴涂保護(hù)，也有采用板型材和現(xiàn)澆混凝土保護(hù)的。下面介紹幾種不同的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法：

截流法是在構(gòu)件表面設(shè)置一層保護(hù)材料，其原理是利用保護(hù)材料截斷或阻滯火災(zāi)產(chǎn)生的熱量傳向鋼構(gòu)件，從而使構(gòu)件在規(guī)定時間內(nèi)的溫升不超過其臨界溫度。實際火災(zāi)中，火災(zāi)產(chǎn)生的高溫首先傳給這些保護(hù)材料，再由保護(hù)材料傳給構(gòu)件。由于保護(hù)材料的熱導(dǎo)率較小，熱容較大，能很好地阻滯熱量向構(gòu)件的傳，從而起到保護(hù)鋼構(gòu)件的作用。截流法又可分為噴涂法、包封法、屏蔽法和水噴淋法等幾種。

（1）噴涂法。噴涂法主要是指用噴涂機(jī)具將防火涂料直接噴涂在構(gòu)件表面，形成保護(hù)層。它的適用范圍最為廣泛，尤其是施工不受鋼構(gòu)件幾何形狀的限制，可用于任何一種鋼構(gòu)件的防火保護(hù)。近年來又發(fā)展了刷涂、抹涂、輥涂等多種防火涂料施工工藝。

（2）包封法。包封法是用耐火材料把構(gòu)件包裹起來。包封材料有防火板材、混凝土或磚、鋼絲網(wǎng)抹耐火砂漿等。當(dāng)采用石膏板、蛭石板、硅酸鈣板、珍珠巖板等硬質(zhì)防火板材進(jìn)行包封時，板材可用膠黏劑或鋼件固定。當(dāng)用巖棉、礦棉等軟質(zhì)板材包封時，應(yīng)用薄金屬板或其他不燃性板材包裹起來。此方法適用于梁、柱、壓型鋼板、樓板的防火保護(hù)。

（3）屏蔽法。就是把鋼結(jié)構(gòu)包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內(nèi)，在鋼梁、鋼屋架下作耐火吊頂，火災(zāi)時可以使鋼梁、鋼屋架的升溫大為延緩、大大提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力，而且這種方法還能增加室內(nèi)的美觀，但要注意吊頂?shù)慕涌p、孔洞處應(yīng)嚴(yán)密，防止竄火。

（4）水噴淋法。水噴淋法是在結(jié)構(gòu)頂部設(shè)噴淋供水管網(wǎng)，火災(zāi)時自動啟動（或手動）開始噴水，在構(gòu)件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，從而起到保護(hù)作用。

上述方法的共同特點是設(shè)法減小傳到構(gòu)件上的熱量，因而統(tǒng)稱為截流法。

（5）疏導(dǎo)法。疏導(dǎo)法與截流法的不同之處在于它允許熱量傳到構(gòu)件上，然后設(shè)法把熱量導(dǎo)走或消耗掉，同樣可使構(gòu)件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護(hù)作用。疏導(dǎo)法目前僅有充水冷卻保護(hù)這一方法。該方法是在空心封閉截面中（主要為柱）充滿水，火災(zāi)時構(gòu)件把從火場中吸收的熱量傳給水，依靠水的蒸發(fā)消耗熱量或通過循環(huán)把熱量導(dǎo)走，構(gòu)件溫度便可維持在較低的水平。水冷卻法既可單根柱自成系統(tǒng)，又可多根柱聯(lián)通。前者僅依靠水的蒸發(fā)耗熱；后者既能蒸發(fā)耗熱，又能借水的溫差形成循環(huán)，把熱量導(dǎo)向非火災(zāi)區(qū)溫度較低的構(gòu)件。從理論上講，這是鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)最有效的方法。

綜合評價上述幾種方法，疏導(dǎo)法和水噴淋法系統(tǒng)造價高、施工與日常維修均比較困難；屏蔽法保護(hù)的構(gòu)件形式有限，因此目前應(yīng)用最廣泛的是噴涂法和包封法兩種防火保護(hù)方式。

（1）完善消防系統(tǒng)。建筑的防火構(gòu)建雖然能有效避免高溫對鋼結(jié)構(gòu)的破壞，但在其它方面并無法起到太大作用，因此不能單單憑借防火構(gòu)建來預(yù)防火災(zāi)。在建筑中應(yīng)安裝完善的火災(zāi)報警系統(tǒng)和消防設(shè)備，并定期進(jìn)行檢查，及時更換過期和失靈的設(shè)備。在設(shè)計建筑時也應(yīng)預(yù)先考慮到發(fā)生火災(zāi)時的人員疏散，安全通道應(yīng)當(dāng)符合標(biāo)準(zhǔn)，并進(jìn)行定期檢查，以免安全通道被雜物阻擋。因此，對于參與裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計和建造的專業(yè)人員，以及對建筑進(jìn)行日常維護(hù)的工作人員，應(yīng)當(dāng)開設(shè)嚴(yán)格的消防資質(zhì)考試，并定期安排復(fù)查。

（2）加強(qiáng)消防安全的管理和宣傳。加大對公眾消防安全的宣傳力度，同時加強(qiáng)對消防安全的管理和監(jiān)督。建筑施工方應(yīng)當(dāng)對防火材料以及報警系統(tǒng)的購買途徑加以嚴(yán)格審核，嚴(yán)防偷工減料，避免使用劣質(zhì)或失效的產(chǎn)品。并且在竣工后將相關(guān)資料存檔，做好責(zé)任到人。在這過程中，應(yīng)當(dāng)由具有資質(zhì)的第三方部門隨時進(jìn)行監(jiān)管。消防管理方應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格進(jìn)行監(jiān)管，協(xié)調(diào)好各部門之間的協(xié)作，并定期對從業(yè)人員進(jìn)行考核。同時根據(jù)實際情況對戶主開設(shè)消防安全相關(guān)的宣傳和培訓(xùn)。

3 結(jié)束語

如今，我國城市化進(jìn)程速度飛速增長，裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑得到廣泛應(yīng)用。但是相應(yīng)的消防措施和安全意識并沒能跟上城市化的發(fā)展。因此，只有完善裝配式鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火措施，加強(qiáng)對有關(guān)部門的監(jiān)管以及對普通民眾的宣傳，才能使建筑的防火措施與現(xiàn)代化發(fā)展想結(jié)合，從而更進(jìn)一步促進(jìn)我國城市化的發(fā)展。

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