淺析鋼結構建筑的防火

【摘要】隨著國家推廣發展裝配式建筑，部分省份發文加強鋼結構裝配式住宅試點項目工程建設，在當前及未來的建筑工程領域和建筑材料市場之中，鋼結構形式正逐漸占據較大的市場份額，未來將出現鋼結構建筑與傳統的鋼筋混凝土建筑大量并存的狀況。其中，鋼結構由于自身的優點一定程度上對鋼筋混凝土結構進行了取代;但鋼結構建筑形式在我國仍然處于較為初級的應用階段，尤其是在鋼結構建筑的防火措施的設置經驗上并不完善。為了使鋼結構建筑在日后更加安全的投入使用，本文以鋼結構的建筑防火為主題進行探究和分析。

【關鍵詞】鋼結構;建筑工程;防火措施

隨著社會經濟不斷地發展，生態破壞與環境污染對人類的生存和發展已構成了現實威脅。基于保護和改善生態環境的考慮，國家提出大力發展裝配式建筑，鋼結構裝配式建筑應用也開始愈發廣泛，不斷在建筑工程中發揮新的功能和作用。鋼結構建筑形式有著其他建筑材料不具備的獨特優勢而應用前景廣闊，其中鋼結構可以由工業化程度較高的專業生產廠家進行大批量統一規格生產，既節能環保又可以實現標準化零部件結構，同時鋼結構自身具有良好的施工周期彈性，一般條件下鋼結構建筑的施工周期都相對較短，并具有較強的抗震能力。

1、鋼結構建筑防火的重要性

鋼結構建筑形式雖然在現階段的建筑工程領域得到了廣泛的應用，但是由于鋼材料自身的結構特性和自身防火屬性，鋼結構建筑在防火和消防安全方面較傳統的鋼筋混凝土建筑結構較低，尤其是鋼材料的自身耐火性能較差。一般條件下，鋼材料自身不會由于周圍環境的溫度升高而出現燃燒的情況，但是鋼結構在高溫長時間作用下，會出現材料自身強度的大幅度折減，從而使得鋼結構建筑在發生火災的情況之下，難以及時有效地實施救援措施。基于此種情況，如果鋼結構不進行防火處理，那在真實的火災條件之下，鋼結構建筑自身材料的耐火時間一般不會大于15分鐘，從而為后期的消防人員救援工作和滅火工作帶來極大的困難。因此鋼結構建筑的防火設置十分重要。

2、鋼結構建筑的一般防火要求

鋼結構建筑的組成包括不同的鋼材構件，其中主要結構部件為鋼柱、鋼板剪力墻，鋼管混凝土束剪力墻和鋼梁。根據建筑的不同分類，耐火等級從高到低分為：一、二、三、四級，不同的耐火等級建筑相應構件對應不同的耐火極限要求。以下幾種情況鋼結構構件可不考慮防火：

（1）單層丙類廠房中設有自動噴水滅火系統全保護時可不考慮防火;

（2）除使用甲、乙、丙類液體或可燃氣體的部位外，丁、戊類廠、庫房中的鋼結構構件可不考慮防火;

（3）當設有自動噴水滅火系統保護時，單、多層一般公共建筑和甲、乙、丙類廠、庫房的屋蓋承重構件（屋蓋承重構件離地（樓）面的高度不小于6m）可不考慮防火;

（4）當空心承重鋼構件中灌注防凍、防腐并能循環的溶液，且建筑中設有自動噴水滅火系統全保護時，可不采取其他防火保護措施。

（5）當多、高層建筑中設有自動噴水滅火系統全保護（包括封閉樓梯間、防煙樓梯間），且高層建筑的防煙樓梯間及其前室設有正壓送風系統時，樓梯間中的鋼構件可不采取其他防火保護措施;但多層建筑中的敞開樓梯間采用鋼結構時，應采取有效的防火保護措施。

此外，衛生間的鋼梁雖一般位于吊頂上部，但衛生間水蒸氣較多，鋼梁表面容易承受冷凝水，因此防火層需要進一步保護，特別是采用防火涂料，柔性防火材料等孔隙率較大的防火保護層，外層應采用防水砂漿包裹。另外鋼結構建筑如果存在結構表面長期處于較高溫度輻射作用之下，除按照鋼結構建筑防火的一般要求，應當在鋼結構材料表面進行必要的防護措施，從而確保鋼結構的耐火性和安全性。

3、鋼結構防火保護措施與應用

鋼結構的防火設計應注明建筑的耐火等級、構件設計的耐火極限、構件的防火保護措施、防火材料的性能要求及設計指標。防火材料的厚度由耐火驗算及防火保護設計確定。鋼結構的防火可采用噴涂防火涂料、外包不燃材料等防火保護措施。外包不燃材料可采用C20混凝土或加氣混凝土砌體、輕質防火厚板、巖棉、金屬網抹輕質底層抹灰石膏、金屬網抹M5砂漿等其他隔熱材料。現針對幾種常用的防火材料做以下分析：

⑴鋼結構采用防火涂料保護時，可采用膨脹型或非膨脹型防火涂料。鋼結構防火涂料可根據下列原則選用：

①高層建筑鋼結構和單、多層鋼結構的室內隱蔽構件，當規定的耐火極限為1.5h以上時，應選用非膨脹型鋼結構防火涂料。

②室內裸露鋼結構、輕型屋蓋鋼結構和有裝飾要求的鋼結構，當規定的耐火極限為1.5h以下時，可選用膨脹型鋼結構防火涂料。

③當鋼結構耐火極限要求不小于1.5h，以及對室外的鋼結構工程，不宜選用膨脹型防火涂料。

目前鋼結構防火大多情況均采用防火涂料，工人的施工經驗較為成熟，缺點是其粘結強度和抗壓強度均比較低，防火涂料的粘結強度大約為0.04MPa，抗壓強度大約為0.03MPa，對于墻面裝修需要粘貼墻面磚的有質量隱患，特別是對于社會投資的住宅項目不宜采用。

⑵鋼結構采用蒸壓加氣混凝土薄板或蒸壓加氣混凝土砌塊防火包裹，在下列情況下不得采用蒸壓加氣混凝土產品：

a.建筑物±0.000以下（地下室的室內填充墻除外）部位;

b.長期浸水或經常干濕交替的部位;

c.受化學侵蝕的環境，如強酸、強堿或高濃度二氧化碳等的環境;

d.砌體表面經常處于80℃以上的高溫環境;

對于鋼結構住宅建筑，蒸壓加氣混凝土防火不宜用于廚房、衛生間等用水房間。當需要在蒸壓加氣混凝土附墻暗管埋設時，應使用輕型電動切割機并輔以手工鏤槽器開槽，應采用管卡件將管線固定在墻上，敷設管線后應用專用砂漿填實，沿槽外側粘貼耐堿玻纖網格布聚合物水泥砂漿增強，然后再按裝修做法施工。對于毛坯交房的商品房住宅，對業主后期的裝修會帶來一定麻煩。

⑶鋼結構采用輕質底層抹灰石膏防火時，廚房和衛生間等室內潮濕區域不宜采用，其拉伸粘結強度大約為0.3MPa，抗壓強度大約為2.5MPa，拉伸粘結強度高，施工后不易空鼓，不易開裂。一般工程均可采用，但是因為目前使用較少，工人的施工經驗有待加強。

⑷鋼結構采用無機保溫砂漿防火時，一般情況均可采用，其拉伸粘結強度大約為0.20MPa，抗壓強度大約為1.0MPa，拉伸粘結強度較高，施工后不易空鼓不易開裂，工人施工經驗成熟。

位于株洲武廣片區的“中天·麓臺”項目為綠色生態裝配式鋼結構住宅，項目總建筑面積約為16萬平方米，由9棟32層高層住宅和少量商業組成，其中高層住宅均采用鋼結構裝配式。該項目從方案前期開始組織過多次關于內外墻板體系、防火材料及結構布局的討論，并組織相關人員參觀了內蒙古包頭萬郡大都、武漢武鋼雅苑、江西于都雙創公寓及楓葉江畔等項目，其中江西于都前后參觀了2次，第一次時間為2019年8月，此時項目主要在主體施工階段，第二次時間為2020年4月份，此時項目已經在裝修階段。根據這些項目所反饋的問題，最終確定“中天·麓臺”內外墻均采用傳統的頁巖多孔磚及空心磚，鋼結構部分采用無機保溫砂漿防火，地下車庫考慮到防撞，鋼柱及鋼管混凝土束墻體采用噴射混凝土防火。

結語：

在建筑工程領域，鋼管混凝土束結構是目前新研發的用于高層建筑的一種新型結構形式，正逐漸代替原來傳統的鋼筋混凝土剪力墻，隨著鋼結構裝配式住宅建筑的建設不斷增加，鋼結構的防火措施設置正成為一個人們普遍關注的問題，設定合理的鋼結構建筑防火保護措施，不僅要有利于人們生命財產安全的保護，還要確保滿足人們的正常使用要求，不開裂，不脫落。現階段鋼結構住宅防火措施還處于理論設計階段，還需要經過時間的驗證，根據不同氣候不同功能的建筑選擇經濟合理的防火保護措施。

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作者簡介：

唐建平（1980.3-），女，湖南株洲人，本科，工程師，主要從事建筑工程結構設計方面工作。