淺析鋼結構建筑防火設計

董松占袁敏

綜合論述

淺析鋼結構建筑防火設計

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隨著我國經濟的發展和建筑技術的日新月異，鋼結構以其重量輕、承載力大、施工簡便、布局靈活等特點廣泛應用于超高層樓房、體育館和大型廠房等建筑中，但由于鋼結構存在不耐火的致命弱點，發生火災時極易發生倒塌，造成重大的人員傷亡和財產損失，其防火問題備受人們的關注。這里就鋼結構火災特點和防火設計談一點自己的見解，供大家參考。

建筑防火；鋼結構

首先我們來分析一下鋼結構建筑的火災特點。鋼結構的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接關系到整幢建筑的安全。鋼結構建筑大都采用鋼材，鋼材雖然是不燃材料，但其耐火性能很差，隨著溫度的變化，其力學指標會發生很大的改變，承載力和平衡穩定性會隨溫度升高而大幅度下降。鋼結構在溫度達到350℃、500℃、600℃時,其強度分別下降1／3、1／2、2／3。在高溫條件下其內部應力也會發生改變，使鋼結構承重體系出現問題。按理論計算，在全負荷下，鋼結構失去平衡穩定性的臨界溫度為500℃。一般火場溫度都在800～1000℃，在這樣的高溫條件下，無任何保護的鋼結構很快就會出現塑性變形，大約15min內就會倒塌。2002年9月11日,美國紐約的世界貿易大廈在恐怖襲擊中倒塌，導致300多名消防隊員無辜喪生。飛機滿載燃油撞擊大樓后，造成大樓承重的鋼結構筒體的保護層被破壞。在強烈的高溫作用下，鋼結構筒體承載強度迅速下降,短短20min后這個世界上著名的建筑就消失在我們面前。2003年，我國青島市的正大食品廠鋼結構廠房發生特大火災，造成廠房大面積倒塌，很多工人葬身火海。1972年，天津市體育館發生火災，致使屋頂坍塌，造成巨大人員傷亡。這些眾多的火災案例都暴露出了鋼結構建筑存在的一個致命弱點就是耐火性極差，這就給我們廣大建筑設計人員提出了一個新的課題，怎樣才能做好鋼結構建筑的防火設計，使鋼結構建筑更好地服務于我們的經濟建設。

如何才能做好鋼結構建筑的防火設計呢?筆者認為應該做到以下三個方面：

1）根據建筑物的火災危險性和重要性，合理確定建筑的耐火等級。各種建筑由于其使用功能和重要性的不同，火災危險性存在差異，我們設計時要根據業主提供的建筑要求，根據《建筑設計防火規范》和《高層民用建筑設計防火規范》，確定建筑物的火災危險性。再根據火災危險性，確定建筑的耐火等級。比如，一個60m高的綜合樓，根據《高層民用建筑設計防火規范》，其屬于一類高層建筑，它的耐火等級應為一級，其梁、柱、屋頂承重構件的耐火極限應分別不低于2h、3h、1.5h。如果我們在設計時沒有正確核定耐火等級，確定的耐火等級過高或過低，會造成設計失誤。如果耐火等級設計得過高會造成浪費，過低則造成不安全。

2）設計時要選用恰當的鋼結構防火保護方法。目前，我國鋼結構主要采用三種保護方法：噴涂法、包敷法、水淋冷卻法，它們都是通過一定的技術手段來提高鋼結構的耐火極限。具體而言，噴涂法就是在鋼結構表面涂上一層防火涂料，形成一個保護膜，從而提高建筑構件的耐火極限。防火涂料有厚型和薄型之分，不同厚度的防火涂料，其耐火極限不同。包敷法是采用磚、混凝土、硅鈣板等材料將鋼結構包裹，從而形成保護層，提高構件耐火極限。水淋冷卻法是在鋼結構上部布置自動噴淋系統，發生火災時，啟動噴淋系統后鋼結構表面會形成一層連續的水膜，達到保護作用。我們在設計時，要根據不同建筑對構件耐火極限的要求，通過科學比較，選出最恰當的防火保護方法，達到經濟和安全要求。

3）鋼結構建筑設計時要充分考慮人員疏散問題。由于鋼結構建筑自身存在的弱點，我們在設計時要充分考慮人員疏散的因素，將人員密度指標和鋼結構建筑的特點綜合起來考慮，加強對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設計要求，保證人員疏散時間小于建筑構件的耐火極限，確保火災時人員能安全逃生，避免群死群傷火災事故的發生。