基于裝配式鋼結構建筑防火探析

于雷

摘 要：在二十一世紀，我國的經濟發展已經走上了高速公路。經濟的高速發展和人民及社會對于安全意識的提高都要求我們在建筑防火領域的技術要有長足的進步。為滿足飛速增長的城市人口和城市土地價值，裝配式鋼結構建筑的應用越來越廣泛。但是裝配式鋼結構建筑放在擁有種種優點的同時，其防火問題也是一項必須引起重視的內容。雖然鋼材本身不會燃燒，但是受熱容易變形，且具有良好的導熱能力。再加上高層裝配式鋼結構建筑的火災本身具有疏散難，救援難，指揮難等缺陷。

關鍵詞：裝配式鋼結構建筑；防火；防火材料

1 裝配式鋼結構建筑的消防隱患

1.1 耐火性不足

雖然鋼材結構自身的強度很大，但是在遭受高溫時非常容易變形，這將會導致鋼材強度急劇下降。大量的火災案例顯示，在無防護措施的情況下，火災中建筑的鋼結構在20分鐘以內便會達到540℃以上，此時鋼材的強度、彈性、承載力等數值將迅速下降。在600℃左右時其結構強度近乎為零。因此火災造成的高溫很容易使鋼結構建筑變形倒塌，引起嚴重后果，同時鋼材具有良好的導熱能力，在發生火災時會將熱量傳導到建筑其它部分，這很容易導致火勢蔓延。

1.2 建筑結構復雜

裝配式鋼結構建筑的主要應用領域是高層建筑。這類高層建筑中通常存在電梯井、樓梯間、通風口等豎向通道，這些通風結構很容易導致火災在樓層間迅速擴散，是建筑中防火的重點。同時高層裝配式鋼結構建筑具有結構封閉，樓層高，人口密度大的特點。建筑一旦失火，內部情況極為復雜。再加上建筑內大量的人口難以及時疏散，過高的樓層難以滅火。因此存在疏散難，救援難，指揮難等致命問題。

2 裝配式鋼結構建筑的防火方案

幸運的是，隨著我國經濟進一步發展，科技快速進步，人民教育水平和消防意識的不斷提高，在技術和管理層面上針對裝配式鋼結構建筑的防火措施已經得到有效發展。而管理制度的完善和經濟的發展也使得上述防火措施得以越來越普遍的應用在實際生產之中。

鋼結構自身在火災面前存在種種無法改善的缺陷，只能通過防火材料來加以解決。鋼結構本身應使用高溫巖棉+防火板來進行包裹保護，以與火災的高溫隔離。具體方法為以輕鋼龍骨做骨架，內部充填高溫巖棉，外部用防火板固定。其中需要注意的是其中高溫巖棉的使用壽命往往只有20年左右，而裝配式鋼結構建筑本身的設計壽命在75～100年以上，因此應當注意更換。而電梯井、排煙井、排風井等豎直通過樓板的結構更應當注意做好防護。

同時應當對所使用的防火涂料的生產許可證、產品批號、使用期限等進行嚴格審查，避免使用劣質或失效的產品。并且，在使用防火涂料前請有效清除材料上的灰塵、油垢和銹蝕等，避免出現材料脫落和空鼓，影響發揮效能。

要使鋼結構材料在實際應用中克服防火性能不足這一缺點，必須對其進行防火處理。防火處理的目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規范規定的等級范圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落的措施有多種，關鍵是要根據不同情況采取不同方法。但無論采取何種方法，其原理是一致的。目前，大多數鋼結構采用了鋼結構防火涂料噴涂保護，也有采用板型材和現澆混凝土保護的。下面介紹幾種不同的鋼結構防火保護方法：

截流法是在構件表面設置一層保護材料，其原理是利用保護材料截斷或阻滯火災產生的熱量傳向鋼構件，從而使構件在規定時間內的溫升不超過其臨界溫度。實際火災中，火災產生的高溫首先傳給這些保護材料，再由保護材料傳給構件。由于保護材料的熱導率較小，熱容較大，能很好地阻滯熱量向構件的傳，從而起到保護鋼構件的作用。截流法又可分為噴涂法、包封法、屏蔽法和水噴淋法等幾種。

（1）噴涂法。噴涂法主要是指用噴涂機具將防火涂料直接噴涂在構件表面，形成保護層。它的適用范圍最為廣泛，尤其是施工不受鋼構件幾何形狀的限制，可用于任何一種鋼構件的防火保護。近年來又發展了刷涂、抹涂、輥涂等多種防火涂料施工工藝。

（2）包封法。包封法是用耐火材料把構件包裹起來。包封材料有防火板材、混凝土或磚、鋼絲網抹耐火砂漿等。當采用石膏板、蛭石板、硅酸鈣板、珍珠巖板等硬質防火板材進行包封時，板材可用膠黏劑或鋼件固定。當用巖棉、礦棉等軟質板材包封時，應用薄金屬板或其他不燃性板材包裹起來。此方法適用于梁、柱、壓型鋼板、樓板的防火保護。

（3）屏蔽法。就是把鋼結構包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內，在鋼梁、鋼屋架下作耐火吊頂，火災時可以使鋼梁、鋼屋架的升溫大為延緩、大大提高鋼結構的耐火能力，而且這種方法還能增加室內的美觀，但要注意吊頂的接縫、孔洞處應嚴密，防止竄火。

（4）水噴淋法。水噴淋法是在結構頂部設噴淋供水管網，火災時自動啟動（或手動）開始噴水，在構件表面形成一層連續流動的水膜，從而起到保護作用。

上述方法的共同特點是設法減小傳到構件上的熱量，因而統稱為截流法。

（5）疏導法。疏導法與截流法的不同之處在于它允許熱量傳到構件上，然后設法把熱量導走或消耗掉，同樣可使構件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護作用。疏導法目前僅有充水冷卻保護這一方法。該方法是在空心封閉截面中（主要為柱）充滿水，火災時構件把從火場中吸收的熱量傳給水，依靠水的蒸發消耗熱量或通過循環把熱量導走，構件溫度便可維持在較低的水平。水冷卻法既可單根柱自成系統，又可多根柱聯通。前者僅依靠水的蒸發耗熱；后者既能蒸發耗熱，又能借水的溫差形成循環，把熱量導向非火災區溫度較低的構件。從理論上講，這是鋼結構保護最有效的方法。

綜合評價上述幾種方法，疏導法和水噴淋法系統造價高、施工與日常維修均比較困難；屏蔽法保護的構件形式有限，因此目前應用最廣泛的是噴涂法和包封法兩種防火保護方式。

（1）完善消防系統。建筑的防火構建雖然能有效避免高溫對鋼結構的破壞，但在其它方面并無法起到太大作用，因此不能單單憑借防火構建來預防火災。在建筑中應安裝完善的火災報警系統和消防設備，并定期進行檢查，及時更換過期和失靈的設備。在設計建筑時也應預先考慮到發生火災時的人員疏散，安全通道應當符合標準，并進行定期檢查，以免安全通道被雜物阻擋。因此，對于參與裝配式鋼結構建筑設計和建造的專業人員，以及對建筑進行日常維護的工作人員，應當開設嚴格的消防資質考試，并定期安排復查。

（2）加強消防安全的管理和宣傳。加大對公眾消防安全的宣傳力度，同時加強對消防安全的管理和監督。建筑施工方應當對防火材料以及報警系統的購買途徑加以嚴格審核，嚴防偷工減料，避免使用劣質或失效的產品。并且在竣工后將相關資料存檔，做好責任到人。在這過程中，應當由具有資質的第三方部門隨時進行監管。消防管理方應當嚴格進行監管，協調好各部門之間的協作，并定期對從業人員進行考核。同時根據實際情況對戶主開設消防安全相關的宣傳和培訓。

3 結束語

如今，我國城市化進程速度飛速增長，裝配式鋼結構建筑得到廣泛應用。但是相應的消防措施和安全意識并沒能跟上城市化的發展。因此，只有完善裝配式鋼結構建筑的防火措施，加強對有關部門的監管以及對普通民眾的宣傳，才能使建筑的防火措施與現代化發展想結合，從而更進一步促進我國城市化的發展。

參考文獻：

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