談鋼結構建筑的防火保護

鮮木西努爾

摘 要 隨著市場經濟的發展和建筑市場的日益繁榮，鋼結構體系因為具有強度高、自重輕、性能穩定、韌性好、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少以及適合于批量生產，同時，與鋼筋混凝土結構相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發展的獨特優勢，使其成了最佳建筑用結構材料。但鋼的耐火性能差，受熱后強度下降很快，易產生先天性火災隱患，危害人們的生命財產安全。所以，必須對鋼結構做防火處理。

關鍵詞 鋼結構 優點 發展前景 不足

近年來，我國經濟有了突飛猛進的發展，隨著經濟的發展帶來了建筑業的空前繁榮，廠房、倉庫、體育館、住宅等建筑越來越廣泛地運用輕鋼結構，一些大跨度、超高層建筑也應運而生。目前世界上最高，最大的結構采用的都是鋼結構，而歷屆奧運會的場館也多采用鋼結構。隨著鋼結構的發展，我國低層、多層的輕鋼結構運用越來越廣泛，高層及超高層和大跨度鋼結構也有了較大發展。但鋼結構也存在自身缺點，鋼結構建筑耐火極限低。鋼結構通常在450 ℃～650 ℃溫度中就會失去承載能力，發生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因過大的形變而不能繼續使用。如何讓這些超高、超大的鋼結構防火性能更佳，已經成為擺在設計、施工及消防部門和科研機構面前一道共同的課題，力爭最完滿地解決鋼結構建筑的消防安全，這在國際上也是一門新的學科。

一、鋼結構概述

鋼結構體系具有強度高、自重輕、性能穩定、韌性好、安裝容易、施工周期短、抗震性能好、投資回收快、環境污染少等綜合優勢，而且適合于批量生產，與鋼筋混凝土結構相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發展的獨特優勢，使得鋼鐵成了最佳建筑用結構材料。進入19世紀80年代起，建筑結構就開始使用軋制鋼材。這時候涌現了大批的車站、庫房和展覽館等鋼結構建筑，這些建筑直到今天還在充分發揮各自的功能。其中最為顯赫的成果就是1889年為法國巴黎博覽會建造的三鉸拱機械館和埃菲爾鐵塔。埃菲爾鐵塔高312.27 m，使用了18 038個鍛鐵構件，用2.5萬個鉚釘固定，重7 300 t。進入20世紀以來，鋼結構建筑在理論和實踐上又有了新發展，其中的代表作，如1977年完成的巴黎蓬皮杜中心，1986年的倫敦洛依茲大廈等。到了20世紀末，鋼結構建筑的規模和功能已經不是決定性因素了，所有建筑需要的是設計和結構技術的完美融合。

二、鋼結構建筑的優點

鋼結構建筑是繼鋼筋混凝土建筑之后的最具革命性的建筑新發展和新應用。它具有以下優點：

1.鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度相對來說比較高，鋼結構構件結構斷面小、自重小，可以減少運輸和吊裝費用，基礎的負載也相應減少。

2.鋼結構具有良好的延性和抗震性能，尤其是在高烈度地震區，使用鋼結構就更為有利。

3.結構占有面積較小，實際上是增加了使用面積。這實際上是增加建筑物的使用價值，增加經濟效益。

4.施工速度快，采用鋼結構可為施工提供較大的空間和較為寬敞的施工作業面?？梢詫崿F鋼柱的吊裝、鋼框架的安裝、鋼筋混凝土核心筒的澆筑、組合樓蓋等的平行立體交叉作業。

5.鋼結構的質量容易保證，鋼結構構件一般都在工廠里制造、加工，精度高。在工地只是安裝就位，用工省，現場施工比較文明。

6.鋼結構建筑在使用過程中易于改造，如加固、接高、擴大樓面等內部分割，變動比較容易、靈活。

7.鋼結構可以做成大跨度、大空間形成較寬敞的無柱空間，敞式的大平面辦公室，工業廠房和倉庫等是最常見的空間形式。

二、建筑用鋼材種類

近幾年來中國鋼材的品種不斷增加，鋼材質量也不斷提高。采用先進軋機軋制各種鋼材我國積極擴展建筑鋼結構用鋼材的品種，提高產品性能，包括優質焊接結構鋼、高強度優質厚板、熱成型管材、優質可焊鑄鋼等；擴大冷彎型鋼和熱軋H型鋼的品種和規格；合理推廣采用耐候鋼、耐火鋼、Z向鋼等。到2010年，我國將基本實現建筑鋼結構用鋼國產化的目標。建筑鋼結構用鋼材主要品種有中厚板、鍍薄卷板、彩色涂層卷板、中小型鋼（工字鋼）、槽鋼、角鋼、熱軋H鋼、焊接H鋼、焊管、冷彎型鋼及無縫鋼管等，特別是熱軋H型鋼的生產對鋼結構發展起了推動作用。

三、鋼結構的發展廣闊前景

我國20年來的改革開放和經濟發展，在建筑工程領域中已經出現了產品結構調整，鋼結構以其自身的優越性引起業內關注，已經在工程中得到合理的、迅速的應用。

1.從發展鋼結構的主要物質基礎來看，自1996年開始我國鋼的總產值就已超過1億噸，居世界首位。而且隨著鋼材產量和質量持續提高，其價格正逐步下降，鋼結構的造價也相應有較大幅度的降低。

2.從發展鋼結構的技術基礎來看，設計、施工、驗收規范規程及行業標準已發行20余本。有關鋼結構的規范規程的不斷完善為鋼結構體系的應用奠定了必要的技術基礎，為設計提供了依據。

3.從發展鋼結構的人才素質來看，經過幾年來的發展，專業鋼結構設計人員已經形成一定的規模，而且他們的專業素質在實踐中得到不斷提高。

高層建筑鋼結構近年來雨后春筍般的拔地而起，發展很迅速。90年代以來正在建造或設計的高層建筑鋼結構共約32幢，最高的達420 m（已建）和460 m（設計）。前些年在大連興建的高度200 m的遠洋大廈鋼結構，設計、制造、安裝和材料全部是由國內承擔和供應的，這說明完全由我國自己來建造超高層鋼結構是可以做到的。

隨著中國國民經濟保持快速發展，國家投資一大批工程項目。“十五”（2001年-2005年）期間建筑業可保持12%的增長速度，主要是因為國家要發展小城鎮，興建重點骨干工程等。

中國政府對鋼結構行業的政策，從過去限制使用到鼓勵推廣采用，從規劃、政策及具體推動做了大量工作。2000年提出了國家建筑鋼結構產業“十五”計劃和2010年發展規劃綱要及建筑鋼結構工程技術政策。專家們提出將建筑鋼結構歸納為：高層重型鋼結構、空間大跨度鋼結構、輕型鋼結構、鋼-混結合結構、住宅鋼結構五大類。

四、我國鋼結構存在的不足

盡管鋼結構產業在我國有了可喜的進步，但是發展力度遠遠不夠。

1.世界各國建筑業都是鋼材的主要用戶之一，我國目前建筑用鋼量只達到22%～26%。

2.雖然行業管理部門和社會各界都在強調發展鋼結構建筑，但人們對此還不很熟悉，對鋼結構建筑多方面的優越性認識不夠，需要轉變觀念。

3.對于業主和設計單位，鋼結構正逐步改變著傳統建筑設計理念，這需要我們結構設計人員不斷充實鋼結構設計思維，學習先進的設計經驗，突破傳統結構約束，來不斷適應新形勢的要求。

參考文獻

[1]李國強.鋼結構抗火設計方法的發展.鋼結構，2000，3，47～49.

[2]中華人民共和國公安部.GB 50045-95，高層民用建筑設計防火規范.北京：中國計劃出版社，2001.

[3]中華人民共和國公安部.GBJ16-87.建筑設計防火規范.北京：中國計劃出版社，2001-7.

[4]王國周，瞿履謙.鋼結構——原理與設計.北京：清華大學出版社，2000，176～182.

[5]中華人民共和國建設部.GB50205-2001.鋼結構工程施工質量驗收規范.北京：中國計劃出版社，2001.

[6]戰鳳昌，李悅良.專用涂料.北京：化學工業出版社，1993，158～162.