淺談鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)

徐芳潔　何鍇

摘 要：鋼結(jié)構(gòu)因具有輕質(zhì)高強(qiáng)且韌性好、便于施工的特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)建筑中，但鋼結(jié)構(gòu)仍然有一個(gè)很大的缺陷：耐火性差，鋼材在外界溫度到達(dá)400攝氏度時(shí)強(qiáng)度將會(huì)降至常溫時(shí)強(qiáng)度的二分之一，且在600攝氏度時(shí)，鋼材將喪失強(qiáng)度和剛度。隨著各種大型鋼結(jié)構(gòu)的迅速發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)建筑所帶來(lái)的防火安全問(wèn)題也受到越來(lái)越多的人的重視，本文從鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和防火性能出發(fā)，探究了鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；防火設(shè)計(jì)

1 鋼結(jié)構(gòu)的建筑的優(yōu)點(diǎn)

1.1 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活自由

鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠滿足超高度和超跨度的要求，設(shè)計(jì)自由靈活，可以滿足不同用戶需求，如果將鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用于超高層及超大跨度建筑中，還可以緩解目前人多地少的矛盾，使人們擁有更廣闊的生活空間。

1.2 綜合造價(jià)較低

鋼結(jié)構(gòu)建筑承載力高、密閉性好，比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)用料省，易拆除，且回收率高，并且降低了基礎(chǔ)處理的費(fèi)用從而降低建筑成本。

1.3 符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的要求

鋼結(jié)構(gòu)的外圍墻體多采用如節(jié)能磚、防火涂料等新型保溫材料，符合國(guó)家綠色環(huán)保、節(jié)能減排的政策；同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)在施工不使用粘土磚，也減少了沙石及水泥的用量，從而減少了施工中對(duì)環(huán)境的的粉塵污染及噪聲污染。

2 鋼結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性

2.1 鋼材的耐火性能差

鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能首先取決于剛才本身的耐火性能，鋼材雖然具有一定的耐熱性，但在高溫作用時(shí)，鋼材強(qiáng)度會(huì)急劇下降，變形也將增大，鋼材的性能在200攝氏度以內(nèi)沒(méi)有很大變化，但在430至540攝氏度時(shí)強(qiáng)度將會(huì)急劇下降，且當(dāng)溫度超過(guò)600攝氏度時(shí)，將不能承擔(dān)荷載。

火災(zāi)時(shí)，如果溫度高于450攝氏度，鋼結(jié)構(gòu)就將無(wú)法承擔(dān)上部荷載，并發(fā)生很大變形，甚至坍塌。

2.2 在大跨度鋼結(jié)構(gòu)中火災(zāi)更容易蔓延

鋼結(jié)構(gòu)建筑的一個(gè)顯著特征就是大跨度，開(kāi)間大，內(nèi)部空氣流通好，且門(mén)窗洞口較多，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢(shì)將迅速蔓延，難以抑制。

2.3 整體連接性好，變形后易大面積坍塌

在火災(zāi)中，鋼結(jié)構(gòu)建筑中的承重鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在高溫下強(qiáng)度降低，膨脹變形，極易失去承載能力，因鋼結(jié)構(gòu)整體的連接性較好，局部一旦受到破壞，整個(gè)結(jié)構(gòu)就可能發(fā)生坍塌和破壞。

3 鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)由于其材料的性能特點(diǎn)，在火災(zāi)中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的很難避免失效和變形，我們?cè)O(shè)計(jì)的目的就是盡可能的提高其耐火極限，是鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)發(fā)生后一定時(shí)間內(nèi)保持必要的穩(wěn)定性，不至于立即坍塌。

3.1 確定合理的耐火等級(jí)

確定建筑的耐火等級(jí)時(shí)，要結(jié)合建筑的防火特性和重要性，不同的建筑使用功能和重要性不同，火災(zāi)的危險(xiǎn)性也各不相同，要根據(jù)規(guī)范確定建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)性來(lái)確定建筑的耐火等級(jí)，并且核對(duì)其判斷是否正確，過(guò)低時(shí)建筑將安全性降低，過(guò)高則造成不必要的浪費(fèi)。

3.2 鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)

鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)要盡量做到安全無(wú)毒、在一定溫度內(nèi)可以有效地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)、具有一定的韌性可以在鋼結(jié)構(gòu)受熱變形時(shí)仍能發(fā)揮作用、經(jīng)濟(jì)合理。目前主要有以下幾種防火方法。

3.2.1 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分別有厚型、薄型、超薄型等，厚型的厚度超過(guò)8毫米，噴涂在構(gòu)件表面，由于其厚度較厚，且導(dǎo)熱率很低而在高溫下可以對(duì)構(gòu)件起到隔熱的作用，薄型和超薄型施工更加方便，可噴可涂，并且能在 膨脹而保護(hù)構(gòu)件。

3.2.2沖水法

在空心鋼構(gòu)件中可以通過(guò)在其內(nèi)部充水來(lái)防御火災(zāi)，由于水可以在空心鋼構(gòu)件中循環(huán)，且可與水管相接，不斷引入涼水來(lái)降低鋼結(jié)構(gòu)的溫度，引用這種方法時(shí)，構(gòu)件需要滿足防滲防腐的要求，但是造價(jià)較低且非常有效。

3.2.3 防火厚板包覆法

用石膏板、無(wú)石棉硅酸鈣隔熱板等包覆在構(gòu)件表面，施工簡(jiǎn)單方便，造價(jià)低、環(huán)保無(wú)污染、耐老化，在鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)中應(yīng)用很廣。

3.2.4 澆筑混凝土砌筑磚塊法

可以用石膏、石棉水泥或輕混凝土做成預(yù)制板，用釘子、螺栓或膠黏劑固定于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上，也可以在鋼結(jié)構(gòu)外現(xiàn)澆混凝土并用鋼絲網(wǎng)加固形成保護(hù)層。這種保護(hù)方法強(qiáng)度較高，耐久性好。

3.3 人員的疏散問(wèn)題

鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)中一定要考慮到人員的疏散問(wèn)題，要根據(jù)人員的密度和建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙?duì)疏散路線進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合安全疏散距離和疏散寬度的要求，保證火災(zāi)時(shí)人員能安全逃脫。

4 結(jié)論

要使鋼結(jié)構(gòu)可以得到更加廣泛的應(yīng)用，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵一步，希望隨著科技的發(fā)展和對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防火的進(jìn)一步研究，鋼結(jié)構(gòu)防火材料可以更加廉價(jià)，性能也更加可靠，是鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用和發(fā)展更加安全、合理、可靠。

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