鋼結(jié)構(gòu)住宅防火技術(shù)探析

張春艷

摘 要：近年來，廠房、倉庫、體育館、展覽館、超市、住宅等大型建筑應(yīng)用輕鋼結(jié)構(gòu)越來越廣泛，超高層鋼結(jié)構(gòu)和大跨度結(jié)構(gòu)建筑也應(yīng)運(yùn)而生。通常人們認(rèn)為鋼結(jié)構(gòu)建筑物既堅(jiān)固又無火災(zāi)之慮，但是，鋼結(jié)構(gòu)在防火方面卻存在很大的缺陷，其實(shí)鋼結(jié)構(gòu)建筑的耐火極限十分低，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，隨著溫度的上升鋼材的強(qiáng)度會(huì)急劇下降。據(jù)理論計(jì)算，在全負(fù)荷情況下，使鋼結(jié)構(gòu)失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為500左右，而一般火場(chǎng)溫度達(dá)到800～1000鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施及選擇原則。鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施及選擇原則，在這樣高的溫度下，裸露的鋼結(jié)構(gòu)會(huì)很快出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部破壞，造成鋼結(jié)構(gòu)整體倒塌失效，而且破壞后的鋼結(jié)構(gòu)很難修復(fù)，國內(nèi)外有關(guān)這方面的火災(zāi)教訓(xùn)是極其深刻的。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；住宅建筑；防火技術(shù)

1 引言

目前國內(nèi)民用建筑越來越多的采用鋼結(jié)構(gòu)為主體結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)民用住宅也正在蓬勃發(fā)展，其中卻隱藏著許多的安全隱患，以火災(zāi)最為普遍也最具危害性。本文介紹了鋼結(jié)構(gòu)住宅的消防安全問題，并給出了鋼結(jié)構(gòu)住宅防火的技術(shù)措施。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)

2.1 材料的強(qiáng)度高，塑性和韌性好

鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比.強(qiáng)度要高得多。因此，特別適用于跨度大或荷載很大的構(gòu)件和結(jié)構(gòu)。鋼材還具塑性和韌性好的特點(diǎn)：塑性好，結(jié)構(gòu)在一般條件下不會(huì)因超載而突然斷裂；韌性好，結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性強(qiáng)。良好的吸能性和延性還使鋼結(jié)構(gòu)具有優(yōu)越的抗震性能。另一方面，由于鋼材的強(qiáng)度高，做成的構(gòu)件截面小而壁薄，受壓時(shí)需要滿足穩(wěn)定的要求，強(qiáng)度有時(shí)不能充分發(fā)揮。

2.2 有利合理布置功能區(qū)間

在居住建筑中，建筑師和居民一直希望能夠有大跨的無豎向結(jié)構(gòu)的空間，這樣，可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活隔斷，使室內(nèi)布置呈多樣化。傳統(tǒng)住宅由于所用材料的性質(zhì)，限制了空間布置的自由。鋼結(jié)構(gòu)住宅可以利用鋼材強(qiáng)度高的特點(diǎn)，采用大開間柱網(wǎng)布置，使建筑平面分隔靈活，可以利用非承重墻體靈活分隔室內(nèi)空間，形成開放式住宅。同時(shí)，利用鋼結(jié)構(gòu)連接簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，在垂直平面內(nèi)比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)能更好地應(yīng)用錯(cuò)層、躍層結(jié)構(gòu)。由于鋼結(jié)構(gòu)住宅的構(gòu)件截面尺寸小，可以增加使用面積，提高得房率。

3 鋼結(jié)構(gòu)住宅的防火安全問題

3.1 住戶裝修對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)層的破壞

商品住宅銷售給居民購房者，住戶通常會(huì)對(duì)房屋進(jìn)行個(gè)性化裝修。住宅建筑如果采用鋼結(jié)構(gòu)體系，即使對(duì)其采取了防火保護(hù)措施，由于入住居民缺乏這方面專業(yè)知識(shí)，不知其重要性，在裝修過程中未對(duì)其進(jìn)行保護(hù)，一旦鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)層被破壞甚至剝落，往往不會(huì)進(jìn)行修復(fù)，一旦發(fā)生火災(zāi)，會(huì)影響到建筑主體結(jié)構(gòu)安全，造成生命財(cái)產(chǎn)損失.

3.2 消防設(shè)施相對(duì)缺乏

對(duì)于其他民用建筑的消防設(shè)施，如消防報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，國家防火規(guī)范都有比較明確的要求。住宅建筑長(zhǎng)期以來作為量大面廣的經(jīng)濟(jì)類建筑，造價(jià)、投資標(biāo)準(zhǔn)較低，除高度超過100米的超高層住宅和屬于一類高層建筑的高級(jí)住宅的居住用房應(yīng)設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)外，其它類型的多、高層住宅均只須消火栓系統(tǒng)。由此可見，如同樣采用鋼結(jié)構(gòu)體系的民用建筑，住宅建筑由于規(guī)范沒有要求設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，其消防安全系數(shù)相對(duì)來說就比較低。

4 鋼結(jié)構(gòu)住宅的實(shí)用防火技術(shù)

4.1 采用外包層

包括所有以包覆法保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件以抵御火災(zāi)的材料和方法。細(xì)分有實(shí)體外包和板材外包。最常用的實(shí)體外包法是將現(xiàn)澆混凝土澆灌于臨時(shí)模板中以封閉鋼柱鋼梁。另外也可以用各種不燃砌塊砌筑在鋼材周圍，還可以采用防火板外包等方式。

防火板作為鋼結(jié)構(gòu)直接包敷保護(hù)法的一種，此種鋼結(jié)構(gòu)防火方法早已在建筑工程中應(yīng)用。早期使用的防火保護(hù)板材主要有蛭石混凝土板、珍珠巖板、石棉水泥板和石膏板，還有的是采用預(yù)制混凝土定型套管。板材通過水泥砂漿灌縫、抹灰與鋼構(gòu)件固定，或以合成樹脂粘結(jié)，也可采用釘子或螺絲固定。這些傳統(tǒng)的防火板材雖能在一定程度上提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間，但其施工周期長(zhǎng)，在結(jié)構(gòu)造型及接縫處理上存在著明顯的不足。由此人們只好把重點(diǎn)投向防火涂料，板材保護(hù)因而發(fā)展緩慢。

4.2 水冷卻法

包括注水和淋水兩種方法。

為了控制鋼結(jié)構(gòu)的溫度，水冷卻注水法的主要實(shí)現(xiàn)方法是在內(nèi)部中空的鋼柱內(nèi)進(jìn)行注水，并與上部的冷卻水水箱連同，形成一個(gè)可以內(nèi)部循環(huán)的冷卻封閉系統(tǒng)。當(dāng)外界發(fā)生火災(zāi)而導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)溫度升高的時(shí)候，鋼結(jié)構(gòu)和內(nèi)部的冷卻水會(huì)進(jìn)行一個(gè)能量交換，兩者之間存在一個(gè)溫度的傳遞。然后鋼柱內(nèi)的冷卻水由于溫度的升高，隨即和上部冷卻水水箱中的水進(jìn)行熱量交換，這樣就形成了一個(gè)冷卻水的循環(huán)，隨著循環(huán)的進(jìn)行，不斷帶走鋼結(jié)構(gòu)上面的溫度。

而水淋冷卻法是在鋼結(jié)構(gòu)上部布置自動(dòng)噴淋系統(tǒng)，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，啟動(dòng)噴淋在鋼結(jié)構(gòu)表面形成一層連續(xù)的水膜，達(dá)到保護(hù)作用。

4.3 采用防火涂料

防火涂料是一種功能性的涂料，除具有一般涂料的防護(hù)和裝飾功能以外，還具有防火的特殊功能。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料刷涂或噴涂在鋼結(jié)構(gòu)表面，起防火隔熱作用，防止鋼材在火災(zāi)中迅速升溫而降低強(qiáng)度，避免鋼結(jié)構(gòu)失去支撐能力而導(dǎo)致建筑特垮塌。防火涂料分為厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料三種。以下一一介紹：

（1）厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是指涂層厚度為8～50㎜的防火涂料，耐火極限一般為0.5h～3h。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，涂層布產(chǎn)生膨脹，而是依靠本身的低導(dǎo)熱性、不燃性阻隔熱量，使鋼結(jié)構(gòu)升溫速度延緩，以保護(hù)構(gòu)件性能強(qiáng)度不被損壞。目前國內(nèi)厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂層的使用十分普遍，在其防火涂層完整未損壞的情況下，防火效果一般不會(huì)隨著時(shí)間的推移而流失。

（2）薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料指的是厚度在2㎜～7㎜之間的防火涂層，該涂料對(duì)水性聚合物的性能有很高要求，一般要求其對(duì)于鋼材具有良好的附著性、耐水性和耐久性。耐火極限一般在2小時(shí)左右，與厚型鋼結(jié)構(gòu)涂料相比具有較好的裝飾性能，但是由于性能弱于超薄型防火涂料，因此，在超薄型防火涂料出現(xiàn)之后，它的市場(chǎng)份額逐漸被取代。

（3）超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，該類防火涂料弧度小于3㎜，一般為溶劑型，具有黏結(jié)性強(qiáng)、流動(dòng)性好、耐水性強(qiáng)、裝飾性好等優(yōu)越性，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，高溫會(huì)促使其發(fā)生膨脹，從而形成堅(jiān)硬致密的保護(hù)層。該保護(hù)層耐火沖擊性強(qiáng)，能夠有效延緩鋼材的升溫，從而保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)性能不受損壞。由于其較于厚型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料所具有的明顯優(yōu)勢(shì)，目前超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料已經(jīng)成為建筑行業(yè)普遍使用的材料和消防部門大力推廣的安全材料，是當(dāng)今乃至未來社會(huì)中都很有發(fā)展前途的一類產(chǎn)品。

5 結(jié)語

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)在建筑施工中的應(yīng)用越來越廣泛，在具體的施工過程中，要該嚴(yán)格審查建筑的重要的等級(jí)，從而選取合適的防火材料，并且要制定合理正確并且可以實(shí)行的防火標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，防患于未然，加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火力度，為鋼結(jié)構(gòu)建筑的順利施工，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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