淺談鋼結構防火保護

趙保興

（山西五建集團有限公司，山西太原 030013）

0 前言

當前建筑行業開始廣泛采用鋼結構，作為現代建筑的重要形式，鋼結構的抗震性能良好且重量較輕、強度高，可以充分保證建筑工程質量。但其使用期間耐火性較差的特點也十分明顯。本文據此分析了鋼結構施工中的防火保護措施，為此后鋼結構的整體使用以及火災隱患的整改工作提供參考。

1 鋼結構防火性能

鋼結構的保溫隔熱性能較差，耐火極限較低，發生火災20min之內便會出現倒塌的危險。具體而言，鋼結構防火性能較差，表現在以下幾個方面：

①鋼結構耐火等級較低，鋼結構內部存在晶體組織，對溫度比較敏感，溫度的變化均會影響鋼結構性能，會隨著溫度的升高，鋼材強度降低，變形增大。根據建筑防火規范，建筑物耐火分為四個等級，其中未進行防火保護的鋼結構耐火等級僅為四級，無法滿足火災情況下建筑的使用要求。對此，相關設計單位，根據防火規范、建筑、構筑物耐火等級要求，進行相應的設計、施工，確保耐火等級達到規范要求。②鋼結構遇到高溫極易發生變形問題，以致倒塌。鋼屬于含碳量低于2%的鐵碳合金，含碳量大于2%時為鑄鐵。而鋼材強度的主要影響因素便是碳，提高含碳量可以提升鋼材的強度，但也會隨之降低其冷彎性能、塑性以及韌性等特性。鋼材的耐火性較差，沒有防火保護要求，遠低于鋼筋混凝土與磚石，在發生火災時，強度會迅速下降，當溫度在150℃以內時，鋼材自身性能沒有發生較大變化，但當溫度在430～540℃時，鋼材的強度會迅速下降，當溫度超過600℃時，鋼材強度已經很低，甚至無法承擔建筑載荷，導致建筑物發生變形與倒塌問題。一般火場的溫度會迅速達到800～1000℃，在這樣的高溫環境下，鋼結構很快便會發生塑性變形問題，無法保證建筑安全性。

2 鋼結構防火保護措施

2.1 用防火板裝飾保護

在鋼結構防火過程中，施工人員根據防火設計要求，按照圖紙采用的材料進行防火裝飾保護，利用無機防火板材包裹大型鋼構件，比如硅酸鈣隔熱板、石膏板等，此種方法施工流程比較簡單，節省成本，且可以保證裝修面的平整度與光滑度，無環境污染，屬于鋼結構防火保護的新發展方向，具備十分廣闊的推廣前景。

2.2 涂刷防火涂料

為了提高鋼結構的耐火極限，設計采用噴涂防火涂料方法，當前我國鋼結構防火涂料主要被分為無機厚涂型以及有機薄涂型兩種類型，兩者具備不同特點，應結合建筑物防火要求進行使用。在選擇鋼結構防火涂料時，工作人員應遵循以下原則，當室內裸露鋼結構，且存在裝飾要求，耐火極限在1.5h以下時，應選擇薄涂型鋼結構防火涂料。室內鋼結構隱蔽，高層全鋼，且耐火極限在1.5h以上時，應選擇厚涂型鋼結構防火涂料。露天鋼結構應結合室外特點合理選擇防火涂料，但鋼結構的防火涂料不得使用含有石棉的結構，不得使用苯類溶劑，保證在施工后不存在刺激性氣味，并在預定的使用期限內達到預期的涂層厚度，不腐蝕鋼材。在鋼結構防火涂料施工時，工作人員應根據鋼結構不同構件耐火極限的要求，結合標準選定涂層厚度。在選擇薄涂型鋼結構防火涂料時，應保證鋼材與涂層之間粘結牢固，無空鼓與脫層問題。且涂層厚度應符合耐火極限的設計要求，保證外觀的平整光滑，顏色均勻，不存在凹陷與松散情況，即便存在個別裂縫，且寬度也應不大于0.5mm。在在選擇厚涂型鋼結構防火涂料時，鋼材與涂層之間應粘結牢固，不存在空鼓與脫層問題，且涂層厚度的80%以上均應滿足耐火極限的設計要求，最薄處厚度不得低于設計厚度的85%。除此之外，涂層應保持輪廓清晰、顏色均勻，外觀平整光滑，不存在凹陷與松散問題。

通過使用鋼結構防火涂料可以保證鋼結構不直接暴露在火焰中，涂層吸收的物質可以分解為水蒸氣，消耗熱量，杜絕火勢蔓延。且涂層本身為多孔輕質型，在受熱后會碳化為泡沫，阻礙了熱量的進一步蔓延。

2.3 用混凝土包裹鋼結構

在鋼結構防火保護時也可以采用混凝土外包方法，可以利用噴涂工藝也可以在鋼結構上澆筑成型。現澆的混凝土作為外包層時，一般利用鋼筋或型鋼進行加強，通過限制裂縫保證鋼結構強度，或者可以在施工現場將砂漿涂抹至鋼結構表面，形成保護層。外包層可以利用石膏、石棉水泥、輕質混凝土等制作為預制板，利用螺栓或膠黏劑固定在鋼結構上，確保鋼結構耐沖擊。

2.4 設置自動噴水滅火系統、火災自動報警系統

鋼結構被廣泛應用至高層建筑、民用建筑、工業廠房中，且在不同的建筑內，由于起火位置的不同。對此，施工人員應根據鋼結構的使用特點確定火災的防護要求，根據火災危害性設置相應的防火分隔。最為關鍵的是，應在鋼結構建筑內設置火災自動報警系統、自動滅火以及防煙排煙等設備：①設置火災探測報警系統，包括報警控制器、探測器等組成部分，可以根據探測的火災參數明確火災程度。在設計自動報警系統時，利用報警區域將廠房內的防火分區與自動報警系統連接起來。同時，在系統布線時，還應充分結合廠房的防火分區、布局、探測器位置以及結構特征等因素，保證可行性與合理性。鋼結構建筑的結構比較復雜，存在較多的的電纜與橋架，在布線時應保證簡捷安全，盡量不與其他管線進行跨越，減少節點支路數量，避開環境惡劣的區域。受各種電磁干擾信號的影響，鋼結構的報警系統還應選擇屏蔽電纜，做好金屬管的保護工作。同時，發生火災后，為了保證人們的生命財產安全，進一步減少損失，還應做好煙氣的控制工作，因此在選擇報警系統的探測器時，一般包括感煙探測器、感溫探測器、可燃氣體防爆探測器以及短路隔離器等。消防用電線路主要是電磁感應信號的傳送，不應設置在受電磁干擾的場所。②設置自動噴水滅火系統，合理設計噴水強度、作用面積、噴頭保護面積等參數，并安裝水源管網，在發生火災時能通過高位消消水箱及噴頭爆裂啟動消防水泵。且消防泵應安裝直接啟動裝置，配備壓力開關與按鈕開關，型號應根據水力計算結果選擇，泵的流量不得小于設計供水量，揚程滿足最不利點噴頭的壓力要求。

2.5 其他措施

①冷卻法，在燃燒物上直接噴射滅火劑，降低燃燒物溫度。當溫度降低至燃點之下時，便可以阻止燃燒。或者在火源附近的可燃物上直接噴灑滅火劑，降低溫度，以防因輻射導致起火問題。冷卻法屬于主要的滅火方法，主要采用二氧化碳與水進行降溫。②隔離法，將可燃物與著火的地方隔離，燃燒因缺少可燃物而停止。實際應用中，可以將著火物移至安全的地方，或者關閉液體管道閥門、可燃氣體以及液體管道閥門等，避免可燃物體進入燃燒區域，或者拆除著火物相鄰的建筑物。③窒息法，阻止空氣流進入燃燒區域，或者利用不燃燒的物質沖淡空氣，降低氧氣濃度，熄滅著火物。實際應用中，應在燃燒物上覆蓋濕麻袋、濕棉被、濕毛巾被、泡沫等不燃火難燃物質。或者封閉起火的建筑與設備門窗。④抑制法，利用含氟等化學滅火劑噴向火焰，達到滅火的目的。⑤氣體防火系統，選擇七氟丙烷等潔凈氣體，惰性氣體在釋放中不會危害人體，占地面積小，且滅火效率高。

3 結束語

鋼結構自身抗震性能良好，且重量較輕，屬于綠色環保產品。目前我國鋼鐵產品的生產總量較大，鋼結構具備良好的市場發展前景。對此，設計單位從設計方面采取多種措施提高鋼結構的耐火等級，以切實提升其建筑耐火性，提升建筑工程的施工質量。