建筑钢结构中的防火设计研究

建筑钢结构中的防火设计研究

谷丽、赵万里

长春黄金设计院 吉林长春 130012

摘要：当今社会，安全问题一直是建筑业的重点研究内容之一。当建筑钢结构逐渐成为建筑材料主流，钢结构的防火问题也成为人们关注的话题。由于涉及范围广泛，所以就我个人的观点，在控制建筑施工质量，保证工业厂房建筑防火设计的正常使用的前提下，谈谈我对建筑钢结构厂房中的建筑防火设计的看法。

关键词：钢结构；防火；设计

引言：相比于钢筋混凝土，钢板由于强度更高、抗震性更好因此被人们广泛使用。并且由于构件可以工厂化制作现场安装因而工期大大缩短，从而被广泛应用于民用建筑和工业建筑。但很多设计师在设计时只看到钢结构自身的综合优势而忽略了钢结构构件耐火极限低，耐火性差的缺点，致使其在实际应用时有了安全隐患。所以，建筑钢结构中的防火设计是很重要的。

一、钢结构建筑的特点
1.1、优点
    可工厂化制作节约施工时间，且施工不受季节影响；因其轻便的特点增大住宅空间使用面积;钢结构构件可重复利用,拉动其他新型建材行业的发展；抗震性能好,使用中易于改造、灵活方便,可重复利用，可以大大减少建筑垃圾，更加绿色环保，给人带来舒适感；与钢筋混凝土相比强度更高、重量更轻，构件安全，降低了建筑物造价；符合国家可持续发展战略，因为低碳、绿色、环保、节能等特点，成为了国家重点支持的产业。
1.2、缺点
    钢结构耐热不耐火，需要表面涂装防火涂料；钢结构不容易被腐蚀，需要在表面涂防腐涂料，减少或避免腐蚀，提高耐久年限。

二、钢结构的火灾危害性
2.1钢构件易变形，导致建筑物倒塌
    钢结构在火灾情况下强度变化较大，火灾中，钢结构温度达到一定温度的时候它的强度就会下降。据理论计算，500°C的时候能够使得使钢结构失去平衡稳定性。当温度超过700℃时，钢结构强度则几乎减少殆尽。通常不加保护的钢结构在火灾发生后燃烧15分钟到20分钟左右，就有可能发生倒塌。因为钢结构热胀冷缩的特性，钢结构在高温受热后急剧变形开始膨胀，同时内承载能力和支撑力都在下降，遇到冷水后会急剧收缩，此时对其灭火或是防御冷却，建筑结构就会收到破坏，容易坍塌。而且在发生火灾时，钢结构的某一部分构件变形受损，会破坏钢构件应力关系，导致建筑物坍塌。

2.2、发生火灾时火势猛，难以扑救
    由于钢结构建筑空间大，空气充足，在建筑内部形成空气对流，再加上可燃物多，助燃剂充沛，火灾荷载比较大。一旦发生火灾，火势必将迅猛发展，短时间便可发展到火灾猛烈阶段；加之钢材本身耐火极限很低，导热速度又很快，而钢结构建筑内部装饰多采用可燃材料，火灾的时候容易发生自燃，这就了减少建筑构件承重支撑时间，加速建筑物倒塌。综上分析，钢结构建筑发生火灾时，火势呈大空间、大面积迅猛燃烧趋势，进而形成整个建筑坍塌，消防人员进攻障碍物多，灭火人员难以深入，使消防人员失去最佳控火的有利时机，战斗展开后难以实施内攻，而且灭火人员容易被砸伤，甚至出现在建筑物倒塌时被埋压，不易及时撤出。

三、钢结构建筑的防火设计措施

    近二十年，由于钢材料的出现钢结构在我过开始广泛使用，我们身边钢结构建筑随处可见，比如大型的工业厂房、商场甚至住宅用房都在应用。但钢结构的耐火性差是一个致命的弱点，所以为了我们的经济利益和人身安全，我们应该在钢结构建筑的防火设计上下功夫，做到以下措施。

3.1、耐火极限的确定 

因为不同的钢结构建筑存在差异性，所以火灾危险性也有不同，那么它的耐火极限也不同。根据建筑中所有构件的耐火极限的最大值确定整体的耐火极限。当确定钢结构构件的耐火极限时，应着重考虑建筑的耐火等级，因为建筑的耐火等级是建筑防火性能的综合评价或要求，就目前我们国家颁布了相关的规定，把建筑物耐火等级分为一、二、三、四级，而且建筑耐火等级越高，构件的耐火极限要求应越高，构件的重要性也是这样，越重要的构件，耐火极限要求应越高。

 3.2、防火涂料的使用

防火涂料的防火原理：防火涂料用喷涂机直接喷在钢结构构件的表面使其形成保护层，是建筑防火的重要材料。防火涂料的作用：将防火涂料涂在构件上，可以起到装饰和防腐作用，在遇到火焰或热辐射时，防火涂料能够起到阻燃作用。并且防火涂料能够降低构件的温度，这样可以起到升高着火点的作用。此外防火涂料本身具燃点高，使被保护的可燃性基材不直接和空气中的氧气结合，这样可以进一步的阻止燃烧过快问题。防火涂料在遇到火灾时可以发生化学反应释放出不易燃气体，例如二氧化碳能够抑制燃烧，像含有氯、磷的防火涂料能够受热后中断连锁反应，降低火灾蔓延的速度，还有膨胀型防火涂料遇火就会膨胀发泡，生成一层泡沫隔热层，阻止进一步的燃烧。

3.3、灭火措施

    当发生火灾时，人身安全是最重要的，遇到火灾我们应当保持冷静。先进行火势侦查，然后进行外部观察或者是询问当事人能更快了解起火部位和火灾的发生情况。如果条件允许，可以进入建筑物的着火点，查探出被困人数以及所处位置，有无易燃易爆及贵重物品，建筑是否变形等情况。在优先救人的前提下，用水枪射流扑灭被困人员周围及疏散通道上的火势，驱散烟雾，保证救人后能够有安全的通道退出起火点。内外进攻，堵截火势。在无倒塌可能的情况下，迅速内攻，接近火点，迅速堵截火势消灭火灾。

四、总结

    因为钢结构建筑的快速发展，钢结构材料的应用日益增加，虽然它有其自身的综合优势，但它耐火性、耐腐性差的缺点不能忽略。比如钢结构商场、厂房内部可燃物数量相对较大，发生火灾时将释放出大量的热量、烟雾和各种有毒气体，另因空间大，内部环境复杂，被困人员难以疏散，正确逃生，容易造成群死群伤的伤亡情况。工程设计师应该牢记这一点，将钢结构的防火设计作为重点研究，加强钢结构建筑的防火保护以降低经济财产损失，保障人生安全。

参考文献：

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[5]何广乾,陈祥福,徐至钧.高层建筑设计与施工.科学出版社,1992,8.

[6]刘同虎.钢结构高层建筑的施工技术及要点.中国房地产业.2015.8