探究鋼結構工業(yè)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(yè)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(huán)保性強等特點，可為企業(yè)提供更高的經(jīng)濟價值，在現(xiàn)代工業(yè)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(zhì)也發(fā)生改變。因此，加強鋼結構工業(yè)廠房建筑防火設計質(zhì)量，提升鋼結構工業(yè)廠房使用安全至關重要。

1 鋼結構工業(yè)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(yè)程度高、環(huán)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(wěn)定性、牢固性與使用安全性。而理論上來講，當化工企業(yè)發(fā)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(fā)生火災，其危害性較大。對此，鋼結構工業(yè)廠房的建筑防火設計需根據(jù)廠房實際情況，正確確定火災危害等級與工業(yè)廠房耐火等級，從而依據(jù)有關規(guī)定進行科學設計。

2 鋼結構工業(yè)廠房的建筑防火設計

2.1 工程概述

就化工企業(yè)而言，工業(yè)廠房在建筑設計之初，就要充分掌握該化工企業(yè)生產(chǎn)工藝的特點及生產(chǎn)設備對空間環(huán)境布置的要求。化工企業(yè)工業(yè)廠房一般具備化工產(chǎn)品生產(chǎn)、儲存、運輸?shù)裙δ堋６捎诙鄶?shù)化工原料與產(chǎn)品，具有易燃、易爆等特點，決定了化工企業(yè)的工業(yè)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(xiàn)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(jù)建筑設計要求，在明確鋼結構工業(yè)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(yè)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(chǎn)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(xiàn)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(tǒng)，當火災時，通過水淋形成連續(xù)水膜進行保護。而無論應用哪種方法，應保證材料質(zhì)量的合格性，注重施工現(xiàn)場的有效監(jiān)督與管理，實現(xiàn)耐火保護方法作用的最大化發(fā)揮。

2.2.2 進行防火分區(qū)設計

在建筑防火設計中，可根據(jù)建筑工程項目實際情況，實現(xiàn)防火分區(qū)的科學規(guī)劃，從而進行分區(qū)針對性管控，實現(xiàn)火災的有效防治，降低火災發(fā)生時對鋼結構工業(yè)廠房的影響。通常情況下，防火分區(qū)的劃分方法主要由以下幾種：第一，依據(jù)工程項目樓層進行劃分，即以每一層樓層為一個分區(qū)，并采用封閉的樓梯間將各個獨立的樓層分區(qū)連通，樓梯間的門設置為防火門，其防火等級需根據(jù)實際情況進行選用，通常為乙級；第二，依據(jù)功能進行劃分，即可將廠房分為辦公區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、產(chǎn)品存儲區(qū)、動力區(qū)等不同獨立區(qū)域，根據(jù)不同區(qū)域消防需求，進行防火分區(qū)方案的有針對性設計：①特殊區(qū)域建立防火墻，配置自動滅火系統(tǒng)，但在對生產(chǎn)工藝連續(xù)性以及設備管道安裝有要求的大空間的工業(yè)廠房內(nèi)，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(yè)廠房內(nèi)，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(yè)廠房內(nèi)可設置貫通防火帶，當由于生產(chǎn)工藝連續(xù)性的要求，無法設防火墻，可在廠房內(nèi)劃出一段區(qū)域，將該區(qū)域內(nèi)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(chǎn)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(jù)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(shù)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(nèi)配備消防設備。與此同時，需依據(jù)建筑設計防火規(guī)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(yè)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(yè)廠房中，分類別對防火門進行消防聯(lián)動控制設計。

結論：總而言之，鋼結構工業(yè)廠房建筑防火設計是鋼結構工業(yè)廠房設計工作中的重要組成部分，對提升鋼結構工業(yè)廠房質(zhì)量，保證鋼結構工業(yè)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(yè)廠房本質(zhì)特性與建設要求，從整體層面出發(fā)進行綜合分析，保證設計的科學性、規(guī)范性、準確性，增強鋼結構工業(yè)廠房防火性能，提升廠房安全性。