鋼質防火門的耐火性能失效分析及改進

崔秋鵬（山東省產品質量檢驗研究院，山東濟南 250102）

鋼質防火門的耐火性能失效分析及改進

崔秋鵬
（山東省產品質量檢驗研究院，山東濟南 250102）

鋼質防火門是現代建筑消防設施中一種重要的防火分隔產品，其質量直接關系到火勢的蔓延和人員的逃生。在其耐火性能試驗中經常出現框扇變形導致產品質量不合格，究其原因主要與門扇邊緣結構有關。本文對鋼質防火門門扇邊緣結構的幾種基本形式進行了介紹，分析了不同結構形式對防火門耐火性能的影響，并提出相應的改進措施和建議，以求提高鋼質防火門產品質量。

鋼質防火門 邊緣結構 耐火試驗

隨著經濟的高速發展，高層建筑不斷涌現，鋼質防火門作為建筑消防設施中一個重要組成部分，在火災發生時起著非常重要的作用。鋼質防火門是指用鋼質材料制作門框、門扇骨架和門扇面板，門扇內若填充材料，則填充對人體無毒無害的防火隔熱材料，并配以防火五金配件所組成的具有一定耐火性能的門。耐火性能是體現防火門質量的一個最重要的指標，試驗中發現，約有80%不合格產品是由防火門失去耐火完整性造成的，其不合格現象主要體現為框扇變形不一致導致門扇有鎖一側上角或下角翹起，究其原因主要在于門扇兩面鋼材受熱不均勻時，熱膨脹不同引起門扇向溫度較高的受火面內凹，根據國家標準GB/T7633-2008《門和卷簾的耐火試驗方法》中規定，安裝在耐火試驗爐上的防火門不能鎖閉，所以防火門門扇一側僅通過門鎖相連，另一側通過多副鉸鏈固定，導致有門鎖一側門扇上下端容易外翹，極易喪失耐火完整性。本文對鋼質防火門門扇的基本結構及生產工藝進行簡單的介紹，同時分析門扇邊緣結構形式對耐火性能的影響，并提出改進措施。

1　鋼質防火門分類及門扇基本結構

鋼質防火門是由門框、門扇通過防火鉸鏈連接形成的，另外配置防火鎖、防火閉門裝置等五金配件，雙扇門還應加裝防火插銷（裝在固定扇一側）和防火順序器。鋼質防火門按耐火性能可分為隔熱防火門、非隔熱防火門、部分隔熱防火門，按耐火極限可分為甲級、乙級、丙級等型號；按門扇的數量可分為單扇防火門、雙扇防火門和多扇防火門等。

鋼質防火門門扇基本結構由外部鋼結構和內部填充材料組成。外部鋼結構由鋼質面板和四周鋼質邊框通過焊接或膠接組合而成。現行國家標準GB12955-2008《防火門》規定兩面面板應采用性能不低于冷軋薄鋼板的鋼質材料，板材厚度要求不得小于0.8mm，實際使用中，大多數生產廠家選用的面板鋼材厚度是0.8mm。四周邊框結構形式多種多樣，可采用獨立構件，也可由一面面板彎邊構成，或由兩面面板分別彎邊后通過焊接或膠接組合在一起構成等。內部填充材料多采用膨脹珍珠巖、發泡型膨脹珍珠巖、無機可溶纖維等，為提高鋼質防火門的耐火性能，有些廠家會在面板與門芯之間設置防火板。外部鋼結構與內部填充材料間采用膠接組合。

2　常見鋼質防火門門扇生產工藝

鋼質防火門門扇的制造工藝流程見圖1。

圖1

3　鋼質防火門門扇邊緣結構形式及其在耐火性能試驗中的特性分析

常見的鋼質防火門門扇邊緣結構主要有以下四種形式：

（1）邊框由受火面面板直接彎邊并與背火面面板焊接或膠接構成（如圖2），這種結構比較常見，高層住宅建筑入戶防火門大多采用這種結構形式。

這種結構形式在耐火試驗中，門扇邊緣處溫度自受火面至背火面由最高點逐步遞減，僅在邊框與背火面面板連接處會因鋼板不連續而出現溫度突變。該處處于溫度較低區域，若未采取隔熱措施，突變量不會很大，且焊點愈多且密，接觸面愈大突變量愈小，該邊緣結構溫度變化趨勢見圖7中曲線1所示。門扇邊框兩端溫差相對較大，導致熱自由彎曲變形相對較大。而邊框與背火面面板連接處，溫差較小，導致由此引起的熱應力不大，較小的熱應力不會造成結構局部失穩，因此熱應力也無法降低。這種結構形式在耐火試驗中彎曲變形最為嚴重（如圖3）。

（2）邊框由背火面面板彎邊并與受火面面板焊接或膠接構成（如圖4），公共建筑樓梯間或疏散通道用的防火門大多采用這種結構形式。

這種結構在耐火試驗中，受火面面板與邊框連接處鋼板不連續，熱傳導受阻，溫度發生突變，由于該處溫度相對較高，突變量相對較大，焊點越少且稀，接觸面越小溫差越大。較大的溫差還會使邊框由較低溫度開始均勻遞減，降低了其受火面與背火面之間的溫差，其邊緣溫度變化趨勢見圖7中曲線2所示。在邊緣連接處，受火面面板因溫度較高，極易在焊點間發生局部失穩，若加大焊點間距，還會使失穩提前，臨界應力降低，并導致結構彎曲變形減小。但由于未采取斷熱措施，該處溫差不會很大，熱應力也不會很高，因此熱應力降低所形成的門扇邊緣變形量的減少在整個變形量中所占份額也相對較小，效率不會很高。但這種結構形式在耐火試驗中較前一種彎曲變形量要小。

圖2　門扇邊緣結構圖

圖3　門扇下角變形圖

圖4　門扇邊緣結構示意圖

圖5　門扇邊緣結構示意圖

圖6　門扇邊緣結構圖

（3）邊框由受火面和背火面面板分別彎邊焊接或膠接構成（如圖5）。

這種結構耐火試驗中，連接處由于鋼板不連續導致溫度突變，焊點越少且稀，接觸面積越小突變量越大。當采用膠接連接時，由于高溫會導致膠層分離，溫度突變量還會更大，溫度的突變使冷邊溫度下降，熱邊溫度升高（熱量外傳受阻），邊框的受火面部分和背火面部分溫差均下降，該結構邊緣溫度變化趨勢見圖7中曲線3。邊框的受火面部分和背火面部分溫差的下降導致熱變形減小，但熱應力的存在和結構高度顯著減少引起的抗彎剛度降低又加大了彎曲變形，所以門扇邊緣總變形量較上述兩種結構形式不會發生明顯變化。

（4）采用獨立邊框的結構形式（如圖6）。

該結構在受火面面板與邊框及背火面面板與邊框連接處，由于鋼板不連續，均會引起溫度突變，焊點越稀，接觸面越小突變量越大，該結構溫度變化趨勢見圖7中曲線4。該結構結合了圖2和圖4兩種結構的優點，受火面面板邊緣局部失穩導致熱應力降低，對彎曲剛度較大的邊框引起的變形量也會減小。該類結構形式若參數選擇得當，優于前三種類型。但由于未采取斷熱措施，連接處溫差不會很大，利用結構局部失穩降低熱應力的效果也不會很大，因此減少門扇彎曲變形的效率也不會很高。S（mm）門扇邊緣距受火面距離

圖7　溫度變化趨勢圖（假設門扇厚度為60mm）

圖8　門扇邊緣結構示意圖

4　改進措施

通過對以上四種常見門扇邊緣鋼結構形式在耐火性能試驗中的特性分析，門扇的變形情況都沒有得到有效抑制，對此，設計提出了一種改進的結構形式，并驗證其耐火性能的可靠性。具體形式在圖5所示結構形式的邊框采取隔熱措施（如圖8所示），該結構自受火面至背火面溫度會在斷熱處發生突變，突變量遠大于上述四種結構，且突變量受斷熱位置和斷熱效果的影響，其溫度變化趨勢見圖7中曲線5所示。隔熱處較大溫差的存在會使冷熱兩端各自的溫差減少，使門扇邊緣因熱影響直接導致的彎曲變形減少。若斷熱處受火面一邊鋼結構邊緣采用的較小的抗彎剛度（即鋼板彎邊較小，甚至沒有彎邊），連接點間距足夠大，該邊會在壓力作用下發生局部失穩，使熱應力降低，抗彎剛度越小，熱應力也會越小，熱應力的降低將會明顯減少門扇邊緣彎曲變形。

5　結語

通過以上的分析，鋼質防火門門扇邊緣結構形式的不同對門扇彎曲變形有重要的影響，在日常生產中，如果采取合適的門扇結構及工藝對提高產品質量有很大作用，希望本文提出的結構形式能對防火門生產企業有所幫助。

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［3］吳偉志.防火門的性能要求與質量保證［J］.中國建筑金屬結構，2008，（07）.

［4］戰立波.鋼質防火門耐火性能提高的途徑［J］.消防技術與產品信息，2003，（06）：78-79.

Fire resistance steel door is an important fire separation product of modern building fire safety facilities， the product quality is directly related to the fire spread and personnel escape. The main failure form of the fire resistance steel doors in fire-resistance test is deformation between door frame and door leaf，the failure form is concerned with its door leaf edge structure.This paper reviews several basic forms and analysis of door leaf edge structure，finds corresponding improvement measures，and provides important guidance and advice to improve the quality of fire resistance steel doors.

fire resistance steel door； edge structure；fire-resistance test

崔秋鵬（1981—），男，碩士，工程師，主要從事消防產品質量研究及管理。