探究鋼結構工業廠房的建筑防火設計

王 爽 楊永峰

（陜西陜焦化工有限公司， 陜西 渭南 711712）

引言：就企業而言，由于鋼結構建筑物具有施工工期短、布局靈活、抗震效果好、環保性強等特點，可為企業提供更高的經濟價值，在現代工業廠房設計中具有廣泛的應用性。但是由于鋼結構的耐火性相對較差，隨著溫度的變化其結構力學性質也發生改變。因此，加強鋼結構工業廠房建筑防火設計質量，提升鋼結構工業廠房使用安全至關重要。

1 鋼結構工業廠房耐火性特征

鋼結構（steel structure）是建筑工程中較為常見的一種結構類型，主要是由鋼板、型鋼通過必要連接形成的結構構件，如鋼梁、鋼桁架、鋼柱等共同組成，鋼結構一般采用焊縫連接、鉚釘連接或螺栓連接的方式進行連接。由于鋼材具有自重較輕、構件斷面小、結構性能好、抗拉及抗壓強度都很高等特點，因此鋼結構建筑物通常具有結構可靠性強、機械化作業程度高、環保性強等特點，在工程建筑設計與施工中具有廣泛的應用性。但是，相對其他建筑結構而言，鋼結構建筑的耐火性能較差，通常情況下鋼結構的耐火時間在十五分鐘左右，當鋼結構表面受到150℃左右熱輻射時，其強度性能將會下降，一般情況下，當溫度為350℃時，鋼結構材料的強度將下降三分之一，當溫度為550℃時，鋼結構材料的強度將下降二分之一，當溫度超過600℃時，鋼結構材料的強度將下降三分之二[1]。此時鋼材的力學性能，諸如屈服點、抗壓強度、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降，低于建筑結構所要求的屈服強度，也就是低于建筑結構的承載許用應力，從而影響建筑整體穩定性、牢固性與使用安全性。而理論上來講，當化工企業發生火災時其溫度相對較高，可達到800℃以上，加之廠房空間大、流通性強，因此一旦發生火災，其危害性較大。對此，鋼結構工業廠房的建筑防火設計需根據廠房實際情況，正確確定火災危害等級與工業廠房耐火等級，從而依據有關規定進行科學設計。

2 鋼結構工業廠房的建筑防火設計

2.1 工程概述

就化工企業而言，工業廠房在建筑設計之初，就要充分掌握該化工企業生產工藝的特點及生產設備對空間環境布置的要求。化工企業工業廠房一般具備化工產品生產、儲存、運輸等功能。而由于多數化工原料與產品，具有易燃、易爆等特點，決定了化工企業的工業廠房需具備較高的火災防御能力，需要做好廠房防火措施。對此，在采用鋼結構形式進行廠房建設時，為實現廠房火災的有效預防，需做好建筑防火設計工作，提升廠房耐火等級。

2.2 建筑防火設計

根據建筑設計要求，在明確鋼結構工業廠房耐火等級與鋼結構耐火特征后，建議采用如下方法進行設計與實踐：

2.2.1 科學應用耐火保護方法

目前，在鋼結構工業廠房建筑防火設計中，較為常用的耐火保護方法有以下幾種：第一，噴涂法，即在鋼結構的表面噴涂一層防火性能相對較好的涂料，用以在鋼結構表面形成保護層，對鋼結構構件進行保護，提升鋼結構建筑的耐火極限。通常情況下，對耐火極限要求較低的（1. 5h以下）可利用薄型鋼結構防火涂料進行涂裝（3mm～7mm），如裝飾性鋼結構構件；對耐火極限要求較高的（2.5h左右）需采用厚型鋼結構防火涂料進行涂裝（8mm～45mm）[2]。鋼結構通常先進行防腐涂料涂裝，再進行防火涂料涂裝，應注意防火涂料和防腐涂料應具有相容性，不能產生化學反應。第二，包敷法，即利用混凝土、硅鈣板和磚等耐火性能高的材料將鋼結構進行包裹，形成隔離層實現鋼結構建筑物耐火極限的提升。第三，水淋冷卻法，即在鋼結構構件上部設置自動噴淋系統，當火災時，通過水淋形成連續水膜進行保護。而無論應用哪種方法，應保證材料質量的合格性，注重施工現場的有效監督與管理，實現耐火保護方法作用的最大化發揮。

2.2.2 進行防火分區設計

在建筑防火設計中，可根據建筑工程項目實際情況，實現防火分區的科學規劃，從而進行分區針對性管控，實現火災的有效防治，降低火災發生時對鋼結構工業廠房的影響。通常情況下，防火分區的劃分方法主要由以下幾種：第一，依據工程項目樓層進行劃分，即以每一層樓層為一個分區，并采用封閉的樓梯間將各個獨立的樓層分區連通，樓梯間的門設置為防火門，其防火等級需根據實際情況進行選用，通常為乙級；第二，依據功能進行劃分，即可將廠房分為辦公區、生產區、產品存儲區、動力區等不同獨立區域，根據不同區域消防需求，進行防火分區方案的有針對性設計：①特殊區域建立防火墻，配置自動滅火系統，但在對生產工藝連續性以及設備管道安裝有要求的大空間的工業廠房內，防火墻應用范圍有限；②防火卷簾在民用建筑中應用廣泛，但在大跨度的鋼結構工業廠房內，不僅沒有如此大跨度的卷簾，而且這樣大跨度的卷簾在收放時很難控制，容易卡在滑槽里；③工業廠房內可設置貫通防火帶，當由于生產工藝連續性的要求，無法設防火墻，可在廠房內劃出一段區域，將該區域內的構件全部改用不燃性材料，但在實際設計時對工藝布置及不燃物選擇限制大；④防火水幕可作防火分隔，宜采用噴霧型噴頭，也可采用雨淋式水幕噴頭。防火水幕分隔方式靈活，不像防火墻分隔廠房空間，也沒有大跨度防火卷簾的麻煩，但存在需水量大，啟動水幕可能對生產設備造成損壞的危害。

2.2.3 安全出口與門窗設計

在建筑防火設計中，需根據建筑施工設計要求與建筑工程屬性，對建筑樓梯、安全出口數量、過道寬度、樓梯與安全通道之間距離等進行科學設計，并在安全通道配置引導標識，在一定范圍內配備消防設備。與此同時，需依據建筑設計防火規范，對門窗進行科學設計，包括門窗角度、防火墻門窗洞口高度、門窗材料等。通常情況下，鋼結構工業廠房的防火門需為甲級防火門；封閉樓梯間門應為乙級防火門；防爆墻體可配置采光窗[3]。以及在設置有火災自動報警裝置的鋼結構工業廠房中，分類別對防火門進行消防聯動控制設計。

結論：總而言之，鋼結構工業廠房建筑防火設計是鋼結構工業廠房設計工作中的重要組成部分，對提升鋼結構工業廠房質量，保證鋼結構工業廠房使用安全性與可靠性具有重要意義。對此，設計工作人員在進行建筑防火設計時，應結合鋼結構工業廠房本質特性與建設要求，從整體層面出發進行綜合分析，保證設計的科學性、規范性、準確性，增強鋼結構工業廠房防火性能，提升廠房安全性。