關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑防火設(shè)計

摘要：在建筑工程建設(shè)施工設(shè)計中，建筑防火設(shè)計是不可缺少的一個部分。有效的建筑防火設(shè)計能夠增強(qiáng)建筑項(xiàng)目的質(zhì)量和安全，特別是對于耐火性不高的鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房而言，提升建筑防火設(shè)計至關(guān)重要。筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)，深入分析鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑防火設(shè)計，希望給相關(guān)專業(yè)人員提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)廠房;防火設(shè)計;耐火性

1 引言

在當(dāng)代建筑行業(yè)中，鋼結(jié)構(gòu)的地位日益提升并且是目前建筑行業(yè)的主要結(jié)構(gòu)形式，推動了建筑行業(yè)的快速發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，像承載力強(qiáng)、施工時間短等，奠定了其在行業(yè)中的地位。在平常我們可以看到鋼結(jié)構(gòu)廣泛運(yùn)用于巨型、高層建筑中，像環(huán)球金融中心、東方明珠等。但是除了上述優(yōu)點(diǎn)，其也存在一定缺陷，例如鋼結(jié)構(gòu)的耐火性差、人員疏散比較困難[1]。因此，在對鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行設(shè)計的過程中，一定要考慮到防火設(shè)計，要使用科學(xué)有效的防火策略，防止火災(zāi)的發(fā)生，從而使鋼結(jié)構(gòu)廠房得到更有效和長期的使用，保證人們的生命財產(chǎn)安全。

2 鋼結(jié)構(gòu)廠房概述

2.1鋼材特點(diǎn)

鋼材作為鋼結(jié)構(gòu)廠房中的必備構(gòu)成材料，有著不同的優(yōu)缺點(diǎn)。鋼材最大的優(yōu)勢在于其高強(qiáng)度，尤其是跨度大、承載力強(qiáng)的構(gòu)件。并且鋼材作為一種結(jié)構(gòu)簡單、不可燃材料，加工過程簡單，可以大批量的加工生產(chǎn)，這能夠有效降低鋼材生產(chǎn)成本，迅速滿足市場需求。而鋼材相對于鋼筋混凝土而言，在地震中具有更好的表現(xiàn)并且對環(huán)境更加友好，更加綠色環(huán)保。但是鋼材也有其不足之處，就是其耐火性比較差。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或者是環(huán)境溫度升高時，鋼材會立刻變形，它的強(qiáng)度和平穩(wěn)性會急劇下降，造成樓房坍塌。這最終會造成人員傷亡、財務(wù)損壞，損害廠房的經(jīng)濟(jì)效益。對處于無修飾狀態(tài)的鋼材來說，只要所處溫度超過500攝氏度，其性能就會遭到破壞和改變。而廠房被破壞的程度與溫度成正比，溫度越高，受到的影響越大[2]。

2.2鋼結(jié)構(gòu)廠房特點(diǎn)

就鋼結(jié)構(gòu)廠房來說，其材料具有較高的強(qiáng)度，通常應(yīng)用于大跨度、大荷載的構(gòu)件結(jié)構(gòu)。而由于鋼材是鋼結(jié)構(gòu)的主要材料，鋼結(jié)構(gòu)的加工比較簡單、生產(chǎn)速度快，能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行大量生產(chǎn)。這能夠降低項(xiàng)目周期，節(jié)省施工費(fèi)用，提升施工的效率。并且相對于鋼筋混凝土，鋼材有著更大的重量，具有更強(qiáng)的負(fù)荷力，更加適用于地基承重較低地區(qū)、地震烈度較高地區(qū)，減少坍塌事件。另外鋼結(jié)構(gòu)本質(zhì)上是一種綠色建筑，可以進(jìn)行循環(huán)利用，有利于保護(hù)環(huán)境。這是由于鋼結(jié)構(gòu)所使用的鋼材自身就達(dá)到了高強(qiáng)度、高效能要求，所以不必像其他材料一樣進(jìn)行制模施工。

2.3鋼結(jié)構(gòu)建筑物廠房耐火特點(diǎn)

雖然鋼材自身不會燃燒，但是鋼材的耐火性差。鋼材的耐火性能甚至比平時的木樁還要更差，只能堅持十五分鐘。根據(jù)數(shù)據(jù)表明，隨著溫度的升高，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度也會逐漸下降。當(dāng)溫度達(dá)到350攝氏度，鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低1/3，溫度達(dá)到600攝氏度，其強(qiáng)度降低2/3。這是因?yàn)殇摬膬?nèi)部在溫度高時會出現(xiàn)質(zhì)的改變，導(dǎo)致原有的承重性能產(chǎn)生變化。按照有關(guān)理論，當(dāng)其溫度超過500攝氏度，就會喪失其原本的平衡穩(wěn)定性。而當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，溫度一般超過800攝氏度，但低于1000攝氏度。這意味著鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生時必然會發(fā)生變形的情況。在15分鐘之后，將會發(fā)生坍塌事故。鋼結(jié)構(gòu)廠房不僅耐火性差，還不利于人員的疏散。因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)廠房一般空間大，面積廣，有利于火勢的蔓延。一旦沒有相應(yīng)的防火設(shè)計，鋼結(jié)構(gòu)就會迅速坍塌，危及人員財產(chǎn)安全。

3 鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計

通過分析鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)缺點(diǎn)，可以看到對其進(jìn)行合理的防火設(shè)計是非常必要的。這可以保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，防止其在火災(zāi)發(fā)生時出現(xiàn)變形的情況并保持其平穩(wěn)性，從而挽救生命財產(chǎn)安全，降低不必要的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)鋼廠的耐火性能，在防火設(shè)計中弄清楚建筑物的火災(zāi)風(fēng)險和耐火性能。之后根據(jù)我國消防設(shè)計規(guī)范，弄清楚建筑梁柱的耐火性能和鋼廠的類別。最后根據(jù)上述情況綜合判斷對廠房進(jìn)行防火設(shè)計過程中，防火涂料有沒有必要，確定合適的使用數(shù)量，從而保證鋼結(jié)構(gòu)廠房有著優(yōu)秀的耐火表現(xiàn) [3]。

3.1對鋼結(jié)構(gòu)噴涂防火涂料

防火涂料的使用要視情況而定，因?yàn)椴煌摻Y(jié)構(gòu)建筑的防火性能有高低之分，不能采取一刀切的做法。例如像民用建筑和公共建筑的鋼結(jié)構(gòu)，防火涂料的使用是必須的。而針對這類建筑和構(gòu)件的耐火性，應(yīng)該適用薄型的防火涂料。同樣針對有著裝飾性功能的建筑結(jié)構(gòu)部分，最好也使用薄型防火涂料。防火涂料的使用數(shù)量不能照搬，也不能隨意設(shè)置，而是需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)際的測試進(jìn)行確定。這樣才能使防火涂料的作用得到更好的發(fā)揮，更好地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)建筑。涂抹的防火涂料一定是有益的，有利于增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的防火性，保持其在火災(zāi)中的平衡穩(wěn)定性。目前市場上的防火涂料根據(jù)厚薄度可以分為兩種，薄質(zhì)涂料與厚質(zhì)涂料。市面上的薄質(zhì)涂料厚度要小于七十微米。薄涂料是通過吸收火災(zāi)時產(chǎn)生的熱量而起到防火作用，從而阻止鋼結(jié)構(gòu)周圍的溫度，防止鋼結(jié)構(gòu)平衡穩(wěn)定性的下降，在火災(zāi)發(fā)生時發(fā)揮良好的防火保護(hù)功能。薄涂料的好處還在于它使用的數(shù)量比較少，能夠減少給鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的負(fù)重，還能夠起到美化作用。因此薄涂料比較適用于那些面積小、形狀復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)。相比于薄涂料，厚涂料的厚度一般在8-50毫米。與薄涂料起作用的方式不同，厚涂料并不會在吸收熱量后產(chǎn)生膨脹發(fā)泡的現(xiàn)象。但是這并不意味著厚涂料無法起到相應(yīng)的防火作用，厚涂料的中間涂層材料有著低導(dǎo)熱性，能夠使鋼結(jié)構(gòu)自身的溫度增長速度放緩，從而防止鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性下降。

3.2對鋼結(jié)構(gòu)噴涂發(fā)泡防火漆，進(jìn)行外包防火層保護(hù)

發(fā)泡防火漆是一類常見的防火涂料，它的組成成分包括幾種不同的材料，包括成膜劑、發(fā)泡劑。雖然發(fā)泡防火漆也是油漆的一種，但是它與一般的油漆并不相同。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)被涂上一層發(fā)泡防火漆后，鋼結(jié)構(gòu)表面會產(chǎn)生一層漆膜。這層漆膜不容易進(jìn)行燃燒。因此當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，其可以通過減慢可燃物的燃燒速度，來阻止火勢的蔓延，為滅火爭取到更多的時間，避免更大的損失。并且在防火設(shè)計中，也要根據(jù)不同的鋼結(jié)構(gòu)，使用不同的方法，例如現(xiàn)澆成型法、表面噴涂法。拿第一種方法來說，首先要按照比例對混凝土進(jìn)行調(diào)配，提高其壓實(shí)度。然后對鋼結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行二次處理。再處理的目的是為了增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)外層的強(qiáng)度。通過利用一些材料進(jìn)行加固，避免混凝土產(chǎn)生破裂。一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，混凝土就不能發(fā)揮其原有的作用。就第二種方法而言，不同于現(xiàn)澆成型法，而是通過對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹能夠增強(qiáng)強(qiáng)度的材料，比如說石灰水、石膏砂。在涂抹過程中添加一些珍珠巖、石棉，效果會更好。

3.3鋼結(jié)構(gòu)廠房出口防火設(shè)計

除了防火涂料的使用，還需要對建筑內(nèi)部的安全出口大致位置和數(shù)量進(jìn)行確定。在設(shè)計安全出口時，要仔細(xì)考慮到廠房內(nèi)各處到安全出口的實(shí)際距離。除了要符合相關(guān)規(guī)定，還要檢查緊急出口與最遠(yuǎn)工作場所之間的距離，最終來確定仔細(xì)審核疏散門的大小、方向。疏散門的設(shè)計要能使人員逃生時需要的時間降到最短，并且盡量提供數(shù)量多的樓梯。為了達(dá)到這一目的，就需要了解疏散樓梯與走廊、緊急出口間的距離以及各自數(shù)量。設(shè)計的過程中要在這些重要逃生地方安裝疏散指示標(biāo)識。并且要了解走道兩側(cè)墻體的耐火性能。另外還需要對鋼廠梁柱合理使用防火涂料，增加耐火期限，為火災(zāi)逃生和救援提供更多的時間[4]。

3.4鋼結(jié)構(gòu)廠房防火門窗設(shè)計

防火門窗施工時，內(nèi)角兩側(cè)門窗間距要大于4米，如果門窗與防火墻之間距離近，開口高度要大于2米，不可燃物耐火大于0.9小時，窗扇處采光窗不受距離約束，這一點(diǎn)也適用于防火墻。按照防火門的相關(guān)規(guī)定，防火門需要是甲級防火門，但在現(xiàn)實(shí)生活中，甲級防火門較少使用，但乙級防火門，必須尤其注意。針對非開放樓梯的門窗，不僅要安裝彈簧門，還要設(shè)置消防房的門和滅火設(shè)備。但管道井乙類電纜井的檢修門不能依據(jù)乙類防火門來安裝，應(yīng)按丙類防火門。在一些特殊情況下甲、乙類鋼廠必須分開設(shè)計，并合理調(diào)整泄壓裝置。

4 鋼結(jié)構(gòu)廠房分區(qū)防火

防火分區(qū)對于保障鋼結(jié)構(gòu)廠房安全，避免火災(zāi)事故出現(xiàn)是非常重要的。這樣可以在火災(zāi)發(fā)生時，對火災(zāi)進(jìn)行更好的控制，防止火勢的迅速蔓延，為消防隊(duì)救火創(chuàng)造更多的時間，從而避免火災(zāi)帶來的各方面損失以及減少人員傷亡。防火分區(qū)實(shí)際上就是通過劃分一定的區(qū)域，并且對這些區(qū)域采取一定的措施。這樣在火災(zāi)發(fā)生的時候防火分區(qū)能夠阻止火勢蔓延到更多的區(qū)域。在鋼結(jié)構(gòu)廠房分區(qū)防火中，防火墻的使用非常常見，尤其是在民用建筑中。但是防火墻并不適用于大型的廠房建筑。因?yàn)榇笮蛷S房的環(huán)境比較復(fù)雜，往往是具有大型設(shè)施。所以在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)廠房分區(qū)設(shè)計的過程中，要對廠房進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，了解不同樓層的空間設(shè)置，從而制定出更加合理的防火方式。每一樓層作為一個獨(dú)立的區(qū)域，不同樓層通過樓梯相互連接。樓梯間的門必須要符合B類防火門的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計和安裝。按照不同的功能，可以劃分出生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)等。在廠區(qū)寬敞的情況下，生產(chǎn)區(qū)和動力區(qū)也能看作單獨(dú)辦公區(qū)。進(jìn)行分區(qū)時，需要認(rèn)真遵守有關(guān)規(guī)定規(guī)章，采用a級防火門將兩個獨(dú)立的分區(qū)進(jìn)行隔離，防止火災(zāi)發(fā)生時火勢蔓延。并根據(jù)分區(qū)特點(diǎn)對控制區(qū)和防火分區(qū)進(jìn)行特殊處理。對于A、B、C型鋼結(jié)構(gòu)廠房，可適當(dāng)擴(kuò)大防火分區(qū)的占地面積。

5 結(jié)語

綜上所述，作為鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計工作中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房建筑防火設(shè)計是不容忽視的。這能夠有效增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房質(zhì)量，確保鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房在使用過程中的安全性和可靠性。所以，在建筑防火設(shè)計的過程中，工作人員需要根據(jù)廠房本身情況和功能，從不同方面考慮，采取合理的策略，通過科學(xué)、合理、精確的防火設(shè)計，克服鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房耐火性差的特點(diǎn)，增強(qiáng)廠房安全性，滿足人們對美好建筑的向往。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李津.鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計分析[J].江西建材，2016（16）：25-26.

[3] 張國維.高大空間鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)全過程性能化防火設(shè)計方法研究[D].中國礦業(yè)大學(xué)，2015.

[4] 胡雪梅.探討大型工業(yè)廠房建筑設(shè)計[J].建材與裝飾，2019（15）：135-136.

作者簡介：

廖志高（1977-），男，壯族，廣西橫縣人，本科學(xué)歷，專業(yè)技術(shù)九級，長期從事滅火救援和防火監(jiān)督工作。