鋼結(jié)構(gòu)廠房設計中防火和防腐設計的探討

杜永京(大連秦能電力工程設計有限公司濟南分公司 250000)

鋼結(jié)構(gòu)廠房設計中防火和防腐設計的探討

杜永京
(大連秦能電力工程設計有限公司濟南分公司 250000)

由于鋼結(jié)構(gòu)廠房與鋼筋混凝土廠房相比眾多優(yōu)點, 鋼結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是廠房結(jié)構(gòu)形式的首選結(jié)構(gòu)，本文就鋼結(jié)構(gòu)廠房設計中防火和防腐設計進行了分析和探討。

鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房；防火設計；防腐設計

1.概述

隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展,鋼鐵的冶煉技術(shù)也得到了飛速發(fā)展, 建筑行業(yè)上使用的各種鋼材無論從產(chǎn)量、品種和性能上都有了很大的提高,由于鋼結(jié)構(gòu)廠房與鋼筋混凝土廠房相比具有施工速度快、承載能力高、重量輕、跨越能力強、整體剛度大和抗震性能好等特點, 無論是門式剛架結(jié)構(gòu)的輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房還是像煉鋼車間、大型冶煉車間這樣的重型鋼結(jié)構(gòu)廠房，在工業(yè)廠房設計中鋼結(jié)構(gòu)都得到了廣泛的應用。雖然鋼結(jié)構(gòu)廠房的優(yōu)點眾多, 但是作為一種建筑材料, 它的缺點也是不容忽視的，其中防火性能差、易腐蝕是比較突出的問題, 所以在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設計時要應根據(jù)其特點注意這兩方面，以免出現(xiàn)不可挽回的損失。

2.防火設計在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房中的應用

由于鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的整體防火性能較差，當鋼構(gòu)件受火溫度達到100℃以上時，隨著溫度的逐漸升高，構(gòu)件的抗拉強度便會出現(xiàn)下降，塑性不斷變大；當構(gòu)件受火溫度達到250℃左右時，鋼材的抗拉強度會出現(xiàn)暫時的提高，而塑性卻出現(xiàn)大幅下降，產(chǎn)生藍脆現(xiàn)象；當構(gòu)件受火溫度超過250℃時，鋼材會產(chǎn)生徐變現(xiàn)象；當構(gòu)件的受火溫度達到500℃時，鋼材強度降低的非常明顯，有可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)的坍塌。所以，我們建議在鋼結(jié)構(gòu)廠房的設計中要做好隔熱及防火設計，從根本上給結(jié)構(gòu)的安全提供保證。尤其在結(jié)構(gòu)設計中以下幾方面應重點給予關(guān)注：

（1）正確定義鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房生產(chǎn)火災危險性類別，合理確定廠房的耐火等級。我國的《建筑設計防火規(guī)范》把廠房生產(chǎn)火災危險性類別分為甲、乙、丙、丁、戊五類。例如，如果確定工程為二級耐火等級，那么就應該對鋼構(gòu)件嚴格按照二級耐火等級加涂防火涂料進行防護，使構(gòu)件達到二級防火等級的耐火極限要求，防止構(gòu)件在火災中發(fā)生破壞。

（2）設計時應選用恰當?shù)姆阑鸨Ｗo措施將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到規(guī)范規(guī)定的數(shù)值從而對鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生有效的保護，防止構(gòu)件遇火發(fā)生變形破壞?，F(xiàn)如今，對鋼構(gòu)件的防火保護最常用的措施是在其表面涂抹防火涂料，讓其形成一層耐火隔熱保護層，使其在火災作用下有效地提高鋼構(gòu)件的耐火極限，從而達到保護鋼構(gòu)件的目的。但是在防火涂料的使用過程中，我們還要注意防火涂料與底層防腐涂料之間的匹配性，所選用的兩種材料之間不能產(chǎn)生化學反應，以免影響二者各自的功能發(fā)揮。由于不同的結(jié)構(gòu)對構(gòu)件耐火極限的要求不一樣，設計時，我們要通過科學比較，選出最好的防火保護措施來達到防火設計的目的。

（3）合理劃分建筑物的防火分區(qū)，嚴格控制防火分區(qū)的面積，從而達到鋼結(jié)構(gòu)廠房防火的目的。在具體設計中，每個分區(qū)應設計足夠的安全出口以及嚴格控制疏散距離。防火規(guī)范對安全出口給了明確的定義，是指符合規(guī)定的疏散樓梯、直通室外地平面或安全區(qū)域的門。安全出口的設計一定要符合防火規(guī)范的要求，保證火災時達到疏散人群的目的。另外，要充分考慮人員疏散的特點，將人員密度指標和鋼結(jié)構(gòu)廠房的特征結(jié)合起來，加強對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設計，合理設置疏散指示標志，使人員能夠快速地疏散到安全地帶，從而減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

3.防腐設計在鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房中的應用

鋼結(jié)構(gòu)廠房在使用過程中與所處的環(huán)境介質(zhì)之間可能發(fā)生化學、電化學或物理作用,引起材質(zhì)的變化和鋼結(jié)構(gòu)的破壞失效,這稱之為鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕不僅會使構(gòu)件的截面減小，還會使構(gòu)件表面局部產(chǎn)生銹坑，當構(gòu)件受力時腐蝕的部位往往會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，使結(jié)構(gòu)過早地產(chǎn)生破壞。因此，對鋼結(jié)構(gòu)廠房的構(gòu)件的防銹蝕問題應予以足夠的重視，并應根據(jù)廠房侵蝕介質(zhì)情況和環(huán)境條件在總圖布置、工藝布置、材料選擇等方面采取相應對策和措施，以確保廠房結(jié)構(gòu)的安全。

目前，可以采用的鋼結(jié)構(gòu)防腐方法很多，例如：采用耐候鋼、陰極保護法、熱浸鍍鋅以及涂刷防銹防腐涂料等方法。這其中使用最為廣泛的是用防銹防腐涂層對其進行涂裝保護。

這種方法是在鋼結(jié)構(gòu)的表面涂刷防腐涂層，這種涂料會形成致密的保護層，有效地屏蔽水蒸氣、氧氣、氯離子等的侵蝕，起到物理防銹的作用。設計中，在自然大氣介質(zhì)作用下的一般鋼結(jié)構(gòu)廠房室內(nèi)鋼構(gòu)件要求涂抹厚度為100μm的涂層四道，即底漆兩道，面漆兩道。露天鋼構(gòu)件或在工業(yè)大氣介質(zhì)作用下的鋼構(gòu)件，漆膜總厚度應達到150μm～200μm以保證涂層的防腐蝕效果。在酸性環(huán)境下的鋼構(gòu)件要使用氯磺化防酸漆以防止酸性侵蝕。鋼柱柱腳在地面以下的部分要用厚度不小于50mm，強度不低于C20的混凝土進行包裹來起到防腐保護。

4.結(jié)語

在未來的工業(yè)廠房設計中，鋼結(jié)構(gòu)仍就是廠房結(jié)構(gòu)形式的首選，隨著結(jié)構(gòu)設計對防火和防腐蝕設計的重視，再加上防火涂料與防腐蝕涂料的發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)勢必將在更多的領(lǐng)域中得到更廣泛的應用。

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