冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑防火施工要點(diǎn)分析

作者簡(jiǎn)介：

文燕（1972— ），女，漢族，江西吉安人，本科，高級(jí)工程師，研究方向：房屋建筑。

摘要：隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅速發(fā)展，裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)由于其輕質(zhì)、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，已逐步成為我國(guó)建筑業(yè)的一種重要形式。本文通過(guò)對(duì)冷彎薄壁裝配式建筑抗火現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)進(jìn)行分析，提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。從抗火材料選用與性能分析、抗火構(gòu)造設(shè)計(jì)與優(yōu)化、抗火施工工藝與關(guān)鍵技術(shù)等方面進(jìn)行研究，為提高裝配式冷彎薄壁鋼構(gòu)件抗火性能提供了理論基礎(chǔ)與應(yīng)用指導(dǎo)。在防火材料的選用和性能分析中，對(duì)常見(jiàn)防火涂料、防火板等材料的類型、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)比了各種材料的抗火性能、經(jīng)濟(jì)性、施工簡(jiǎn)便性等，為工程設(shè)計(jì)中的選材提供一定參考。

關(guān)鍵詞：冷彎薄壁：鋼結(jié)構(gòu)：防火施工

引言

在快速發(fā)展的現(xiàn)代化建筑中，冷彎薄壁型鋼建筑作為一種新興的建筑形式，以其優(yōu)異的性能、獨(dú)具的魅力，引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。這一創(chuàng)新的建造方法將先進(jìn)的冷彎成型工藝與節(jié)能環(huán)保的設(shè)計(jì)思想相結(jié)合，對(duì)建筑行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)是指用冷彎法對(duì)薄板進(jìn)行冷彎成型，制成一定截面形狀的零件。該工藝的應(yīng)用既可大幅提高材料的利用效率，又可使結(jié)構(gòu)具有優(yōu)良的承載力與抗震性能，保證結(jié)構(gòu)的輕質(zhì)性。與傳統(tǒng)建筑材料相比，冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)具有更高的強(qiáng)度，可有效抵御地震和風(fēng)災(zāi)等自然災(zāi)害，為建筑物的安全性提供可靠保證。采用冷彎薄壁型鋼組合結(jié)構(gòu)的組件全部在工廠內(nèi)部裝配，僅需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行拼裝工作，極大地縮短了建設(shè)時(shí)間，節(jié)約了勞動(dòng)力。

一、防火材料選擇與性能分析

（一）防火涂料種類與特性

在裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)中，防火涂料的選擇和使用非常重要。目前，市面上銷售的各種類型的防火涂料特點(diǎn)各異，為建筑物的火災(zāi)防護(hù)提供了多種選擇。防火材料具有遇火膨脹而形成隔熱層的特殊性能，因此得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)該涂層受熱時(shí)，其內(nèi)部的起泡劑會(huì)快速裂解并生成大量氣體，在其表面生成一層致密的隔熱層，以防止高溫對(duì)鋼材的侵蝕。另一種受歡迎的防火涂料是超薄防火漆，這是一種裝飾效果好的薄層防火漆。薄層防火漆具有良好的保溫性能，并可使建筑物的外觀更加美觀，降低了防火措施對(duì)建筑物外觀的影響。另外，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，環(huán)境友好型防火涂料正逐步成為市場(chǎng)的寵兒，這種涂料不僅具有優(yōu)良的阻燃性能，還更注重對(duì)環(huán)境和人類健康的保護(hù)。

（二）防火板材應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

在裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的抗火施工中，防火板的使用非常重要。由于具有優(yōu)異的抗火性能、輕質(zhì)、易加工等特點(diǎn)，該材料已成為提高整個(gè)建筑火災(zāi)安全水平的重要材料。例如，巖棉板是采用玄武巖等自然礦物，在高溫下進(jìn)行熔體纖維紡絲，然后加入粘合劑通過(guò)模壓成型，它的內(nèi)部是致密的纖維，具有較小的熱傳導(dǎo)性，可以有效阻隔火焰?zhèn)鞑ィ瑥亩档突馂?zāi)的蔓延速度。另外，巖棉板還具有良好的隔音和隔熱性能，使建筑內(nèi)部的溫度得到了進(jìn)一步提高。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，新型耐火板的研制工作也有了新的突破。

（三）新型防火材料研發(fā)進(jìn)展

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)抗火性能研究取得了較大進(jìn)展，為工程建設(shè)的安全性提供了更可靠的保證。近年來(lái)，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了一系列具有優(yōu)異性能和環(huán)境友好性能的新型阻燃材料。例如，納米復(fù)合防火涂料具有優(yōu)良的耐高溫、耐氣候等特性，已逐步成為市場(chǎng)的新寵^[1]。經(jīng)試驗(yàn)證明，該涂層具有優(yōu)異的耐高溫、保溫性能，可有效地減緩鋼結(jié)構(gòu)升溫，為人員撤離及火災(zāi)救援贏得了寶貴時(shí)間。另外，以生物質(zhì)為代表的綠色建筑材料也顯示出很大的發(fā)展?jié)摿Γ怯煽稍偕Y源經(jīng)過(guò)特殊加工而成，既具有優(yōu)良的阻燃性能，又能達(dá)到環(huán)保的要求。其中，智能化阻燃材料的研究開(kāi)發(fā)，給建筑物的火災(zāi)防治帶來(lái)了一場(chǎng)革命。該類材料可隨著外界溫度的變化而進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，從而在火災(zāi)發(fā)生早期實(shí)現(xiàn)自反應(yīng)與抑制。同時(shí)，研究人員研發(fā)了一種以形狀記憶合金為基礎(chǔ)的智能型防火涂料，遇熱后可快速擴(kuò)張，生成密集防火層，有效阻止火災(zāi)蔓延。

二、防火構(gòu)造設(shè)計(jì)與優(yōu)化

（一）鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)層設(shè)計(jì)原則

在裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計(jì)中，防火保護(hù)層的設(shè)計(jì)非常重要，不僅關(guān)系建筑物的總體抗火能力，還關(guān)系建筑物的安全與耐用程度。結(jié)合國(guó)內(nèi)外有關(guān)規(guī)范，鋼結(jié)構(gòu)耐火保護(hù)層設(shè)計(jì)的基本要求包括厚度適宜、覆蓋全面、耐久等。首先，要確保防火保護(hù)層的有效使用，保證涂層的厚度，在對(duì)建筑物進(jìn)行防火保護(hù)時(shí)，施工人員要考慮建筑物的使用性質(zhì)、火災(zāi)荷載和防火時(shí)限等方面的因素^[2]。在高層住宅中，為了保證結(jié)構(gòu)在受火時(shí)仍能保持適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，施工人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)層厚度提出了更高要求。其次，在防火保護(hù)層的設(shè)計(jì)中，要考慮整個(gè)建筑的完整性，需要有一個(gè)完整的防火保護(hù)層，不能有任何的盲區(qū)或裂縫。在工程實(shí)踐中，為了保證耐火材料與鋼結(jié)構(gòu)的緊密結(jié)合，可以采取噴涂、刷涂或粘貼的方法。

（二）節(jié)點(diǎn)與縫隙防火處理策略

在裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的抗火建造中，接縫的抗火設(shè)計(jì)是保證整體火災(zāi)安全的重要步驟。受火環(huán)境影響，鋼結(jié)構(gòu)在高溫下容易發(fā)生熱脹變形，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)和裂縫等部位成為火災(zāi)蔓延的薄弱區(qū)域。要想提高建筑物的抗火能力，就必須采用科學(xué)、有效的方法。首先，在結(jié)構(gòu)的抗火方面，使用高強(qiáng)度抗火材料進(jìn)行加固，該材料具有良好的耐高溫理化特性，可有效防止火焰及高溫氣體從縫隙中擴(kuò)散^[3]。其次，針對(duì)裂縫防火，采用一種先進(jìn)的耐火填料，通過(guò)對(duì)裂縫的準(zhǔn)確計(jì)算，選擇適當(dāng)?shù)淖枞继盍希鐭o(wú)機(jī)阻火劑、膨脹劑等，將裂縫填實(shí)。該填料遇火后快速膨脹，形成一道嚴(yán)密的防火屏障，可有效地阻斷火災(zāi)及煙霧蔓延。

三、防火施工流程與關(guān)鍵技術(shù)

（一）施工前準(zhǔn)備與材料檢驗(yàn)

在進(jìn)行冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的抗火施工前，施工人員要作好充足的前期準(zhǔn)備工作，并對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的原材料檢查，以保證工程的質(zhì)量和安全性。在施工前，項(xiàng)目組需要進(jìn)行詳細(xì)的圖紙審查和技術(shù)交底，對(duì)防火施工的要求和規(guī)范進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，保證每個(gè)工人都清楚地了解防火構(gòu)造設(shè)計(jì)、材料性能和施工過(guò)程。在建材檢測(cè)上，耐火原料的選擇以防火涂料和耐火板為主，它們的質(zhì)量對(duì)建筑物的耐火性能有很大影響。因此，在原材料進(jìn)場(chǎng)前，一定要按照國(guó)家有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢查，如防火漆的耐火時(shí)間、涂層厚度、附著力等重要性能指標(biāo)都要進(jìn)行測(cè)試，以保證達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在原材料檢測(cè)時(shí)，要注意材料的耐久性和環(huán)境性。在“綠色建筑”概念逐漸被人們接受的今天，選擇對(duì)環(huán)境友好、毒性低的防火材料已經(jīng)成為業(yè)界的共識(shí)。

（二）防火涂料施工要點(diǎn)與質(zhì)量控制

在裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的抗火施工中，防火涂層的制作要點(diǎn)和質(zhì)量控制對(duì)工程具有重要意義。首先，在施工前，要對(duì)防火涂層進(jìn)行嚴(yán)格檢查，以保證其滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范，如耐火時(shí)間、涂層厚度等重要性能指標(biāo)都要滿足規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)^[4]。在施涂時(shí)，施工人員要嚴(yán)格掌握涂敷量，保證涂敷均勻，無(wú)漏涂，無(wú)流掛。在實(shí)際應(yīng)用中，施工人員普遍使用高壓真空噴涂工藝，既可提高生產(chǎn)效率，又可確保涂裝質(zhì)量，降低人為誤差。另外，每次涂刷后都要進(jìn)行烘干，涂料徹底凝固后才能進(jìn)行下一次涂料的噴涂。一般情況下，干燥的時(shí)間要視周圍的溫度、濕度而定。在質(zhì)量控制上，要制定一套完善的工程質(zhì)量控制系統(tǒng)，對(duì)每個(gè)過(guò)程都要進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)與驗(yàn)收。檢測(cè)人員利用紅外熱成像等先進(jìn)的測(cè)試手段，實(shí)現(xiàn)對(duì)涂料的厚度、均勻度的無(wú)接觸檢測(cè)，保證工程質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

（三）防火板材安裝與固定技術(shù)

在裝配式冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)防治中，防火壁板的安裝和固定是一個(gè)重要步驟。耐火板材具有優(yōu)良的耐火性能、輕質(zhì)、易施工等特點(diǎn)，已成為提高建筑物整體耐火性能的關(guān)鍵材料。在安裝時(shí)，施工人員一定要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖和施工規(guī)程進(jìn)行，保證鋼板準(zhǔn)確定位和牢固固定。首先，項(xiàng)目組要根據(jù)建筑物的特定消防需求和使用環(huán)境選擇防火板。在耐火極限大于2個(gè)小時(shí)的地方，可以選擇石棉夾層板、硅酸鈣板等高性能的防火板。這種材料不僅可以防火，還能起到很好的保溫和隔音作用，可以極大地提高住宅的舒適性和安全性。在安裝前，項(xiàng)目組必須嚴(yán)格檢查鋼板的尺寸、厚度、耐火時(shí)間等指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)要求。另外，施工人員還要做好工地的衛(wèi)生工作，保證安裝面平整，不留雜物，為鋼板的安裝創(chuàng)造有利條件。在安裝時(shí)，施工人員必須使用專用的安裝工具和扣件，以保證鋼板和鋼結(jié)構(gòu)的牢固^[5]。

四、防火施工中的安全管理與風(fēng)險(xiǎn)控制

（一）施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理措施

對(duì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火施工時(shí)，項(xiàng)目組應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全管理。為保證工人的人身安全，保證項(xiàng)目順利進(jìn)行，要制定一套嚴(yán)密的安全管理制度，包括完善的安全管理體系、安全操作規(guī)程、相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案、經(jīng)常性的安全教育和訓(xùn)練。在施工現(xiàn)場(chǎng)，要設(shè)置專業(yè)的安全監(jiān)督員，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行日常巡查和隱患排查。在大型冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)裝配式建筑工程中，安全監(jiān)督員通過(guò)每天的巡視，對(duì)許多存在的安全隱患進(jìn)行整改，如電線亂拉亂接、高空作業(yè)沒(méi)有佩戴安全帶等，可有效防止安全事故的發(fā)生。在進(jìn)行防火涂料施工時(shí)，施工人員應(yīng)特別注意其易燃、易爆的特點(diǎn)^[6]。

（二）防火施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與預(yù)防

在對(duì)冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗火設(shè)計(jì)時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和防范是保證其施工安全和質(zhì)量達(dá)標(biāo)的重要一環(huán)。因此，設(shè)計(jì)人員必須對(duì)其進(jìn)行科學(xué)評(píng)價(jià)。運(yùn)用層次分析法，從材料質(zhì)量、施工技術(shù)、人員培訓(xùn)和現(xiàn)場(chǎng)管理四個(gè)方面對(duì)建筑防火施工進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。分析表明，在工程建設(shè)過(guò)程中，防火涂料的性能指標(biāo)不符合要求和施工過(guò)程中涂料厚度沒(méi)有嚴(yán)格控制是導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的兩個(gè)重要原因。針對(duì)存在的問(wèn)題，本文提出了以下幾點(diǎn)對(duì)策。第一，對(duì)防火涂料的供應(yīng)商進(jìn)行嚴(yán)格審核，保證其滿足國(guó)家和設(shè)計(jì)規(guī)范；第二，要加強(qiáng)對(duì)施工隊(duì)伍的培養(yǎng)，使用最先進(jìn)的噴涂設(shè)備與工藝，保證涂料的厚薄一致，符合規(guī)范要求^[7]。

結(jié)語(yǔ)

本文以冷彎薄壁型鋼結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，對(duì)其抗火性能進(jìn)行深入分析，獲得較好的研究成果。使用高性能防火涂層可有效提高鋼結(jié)構(gòu)抗火能力，并在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗火能力的有效提高。研究成果明確了防火涂層在提高建筑物安全性能中的重要作用，同時(shí)為下一步的防火材料選用奠定了基礎(chǔ)。在阻燃材料的使用上，本文對(duì)各種傳統(tǒng)材料和新材料的性能進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)了阻燃性好、重量輕、環(huán)境友好的新型無(wú)機(jī)耐火材料。未來(lái)，可建立火災(zāi)條件下的傳熱數(shù)學(xué)模型，研究保護(hù)層厚度對(duì)鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，以獲得最優(yōu)保護(hù)層厚度的計(jì)算方法，為我國(guó)建筑火災(zāi)預(yù)防與控制提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐，為提升建筑火災(zāi)安全性提供新的思路^[8]。

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