張展文

【摘要】現(xiàn)如今，銅結(jié)構(gòu)逐漸廣泛的被應(yīng)用在工業(yè)和民用的建筑結(jié)構(gòu)中。與其它的建筑材料相比，鋼材強(qiáng)度高、韌性好、施工期限短、裝配簡便、可回收利用等，但鋼材的耐火性與耐腐蝕性較差，火災(zāi)時將會直接的危及到結(jié)構(gòu)安全。因此鋼結(jié)構(gòu)，及其新結(jié)構(gòu)形式與材料的特性在建筑的防火中遇到新的問題。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu) 抗火設(shè)計 耐火保護(hù) 人員疏散

【中圖分類號】TU391 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01—0203—01

鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火保護(hù)是提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的豐要途徑。為此，國內(nèi)外相關(guān)建筑規(guī)范均有要求對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行保護(hù)的規(guī)定。我國的建筑防火規(guī)范及鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中也有類似規(guī)定，但不完善、不具體。相對而言，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》JGJ99-98的規(guī)定較具體些，即要求：鋼結(jié)構(gòu)中的梁、柱、支撐及作承重用的壓型鋼板等應(yīng)采用噴涂防火涂料或防火板保護(hù)。屋蓋應(yīng)采用噴涂防火涂料或自動噴水滅火系統(tǒng)保護(hù)。對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火保護(hù)如何在相關(guān)規(guī)范中提出合理、實(shí)用的要求，本人認(rèn)為應(yīng)該通過分析不同場所的火災(zāi)荷載密度、空間高度、鋼結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類犁、保護(hù)對象的性質(zhì)和功能等因素來確定。在什么情況F應(yīng)采取何種耐火保護(hù)，什么情況下可以不作保護(hù)，盡量避免不必要的保護(hù)或操作性不強(qiáng)的要求，以節(jié)約投資、提高防火投資效益。

一、鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限

建筑防火的基本原則要求，建筑設(shè)計應(yīng)該認(rèn)真的遵循“預(yù)防為主，防消結(jié)合”的方針，并積極的采用先進(jìn)的防火的技術(shù)，從而防患于未然，積極的預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生和蔓延。構(gòu)件防火的設(shè)計則要求耐火時間不能低于最短的耐火極限。鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限指結(jié)構(gòu)在標(biāo)準(zhǔn)的耐火試驗(yàn)中，從接受火作用到失去穩(wěn)定性或者完整性及絕熱性為止，抵抗火作用所用的時間。耐火極限用于劃分建筑的耐火等級，也用于進(jìn)行建筑物防火的構(gòu)造設(shè)計以及火災(zāi)后制定建筑物的修復(fù)方案。構(gòu)件耐火極限與構(gòu)件所采用材料的性質(zhì)、保護(hù)層厚度、構(gòu)造尺寸、構(gòu)件的構(gòu)法和支撐情況以及受火的方式等都有密切關(guān)系。在無防護(hù)措施的情況下，鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限只有大約15分鐘?；馂?zāi)時，隨著溫度的逐漸升高，鋼材的性能產(chǎn)生較大變化，鋼材的屈服點(diǎn)、彈性摸量、抗壓強(qiáng)度等的力學(xué)性能都會迅速的下降。一般火災(zāi)現(xiàn)場的溫度都會達(dá)到800℃-1000℃，在這樣的高溫下裸露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件強(qiáng)度會迅速降低，很快會出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部破壞，最終造成鋼結(jié)構(gòu)建毓物整體倒塌。

二、如何才能做好鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計

對鋼結(jié)構(gòu)采取防火措施，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計規(guī)范規(guī)定的范圍，防止鋼構(gòu)件在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落。其措施是多種多樣的，從原理上來講，主要可概括為兩種：截流法和疏導(dǎo)法。

（一）截留法又分為：噴涂法、包封法、水噴淋法、屏蔽法。

它們都是通過一定的技術(shù)手段來提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。具體而言，噴涂法就是將防火涂料直接噴涂在構(gòu)件表面，形成保護(hù)層，從而提高建筑構(gòu)件的耐火極限，它有厚型和薄型之分，不同厚度的涂層其耐火極限不同；包封法是用耐火材料把構(gòu)件包裹起來。包封材料有防火板材，磚或混凝土，鋼絲網(wǎng)抹耐火砂漿等。耐火材料將鋼結(jié)構(gòu)包裹，從而形成保護(hù)層，提高構(gòu)件耐火極限；水噴淋法是在鋼結(jié)構(gòu)頂部設(shè)噴淋供水管網(wǎng)，火災(zāi)時自動啟動（或手動）開始噴水，在構(gòu)件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，達(dá)到保護(hù)作用；屏蔽法是把鋼構(gòu)件包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內(nèi)，主要適用于屋蓋系統(tǒng)的保護(hù)。

（二）疏導(dǎo)法

疏導(dǎo)法與截留法不同，疏導(dǎo)法允許熱量傳到構(gòu)件上，然后設(shè)法把熱量導(dǎo)走或消耗掉，同樣可是構(gòu)件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護(hù)作用。目前疏導(dǎo)法僅有充水冷卻保護(hù)這一種方法。我們在設(shè)計時，要根據(jù)不同建筑對構(gòu)件耐火極限的要求，通過科學(xué)比較，選出最恰當(dāng)?shù)姆阑鸨Ｗo(hù)方法，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和安全要求。

（三）噴涂法

噴涂法是用噴涂機(jī)具將防火涂料直接噴在構(gòu)件表面，形成耐火隔熱保護(hù)層以提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料按其涂層厚度及性能特點(diǎn)可分為超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂層厚度在3mm以下，以溶劑型為主，具有良好的裝飾性和理化性能，受火時膨脹發(fā)泡形成致密、強(qiáng)度高的防火隔熱層，該防火隔熱層極大的延緩了被保護(hù)鋼材的升溫，提高鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限，為一類新型防火涂料。它一般使用在耐火極限要求在2.0h以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)工程中。例如，可對一類建筑中的梁、樓板、屋頂?shù)瘸兄貥?gòu)件，以及二類建筑中的柱、梁、樓板等進(jìn)行有效的防火保護(hù)。由于該類防火涂料涂層超薄，工程中使用量較薄型和厚涂型防火涂料大大減少，從而降低了工程總費(fèi)用，又使鋼結(jié)構(gòu)得到了有效的防火保護(hù)，是目前消防部門大力推廣的品種；薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂層厚度一般為3-7mm，以水溶型為主，其裝飾性優(yōu)于厚涂型防火涂料，遜色于超薄型防火涂料，以受火時膨脹發(fā)泡所形成的耐火隔熱層延緩被保護(hù)鋼材的升溫，保護(hù)鋼構(gòu)件，其耐火極限一般在2.0h以內(nèi)。因此常用在耐火極限要求在2.0h以內(nèi)的建筑鋼結(jié)構(gòu)上。例如，可對高層民用建筑中的梁、一般工業(yè)與民用建筑中支承單層的柱、梁、樓板及屋頂?shù)瘸兄貥?gòu)件中的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火保護(hù)；厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂層厚度一般為8～50mm，粒狀表面，密度較小，熱導(dǎo)率低，以非膨脹型無機(jī)防火涂料為主，它具有較高的耐熱性、隔熱性和完全不燃、不發(fā)煙的特點(diǎn)，且原料易得、價格低廉、制備簡單、著色容易、施工簡便、無毒、無火災(zāi)危險等特點(diǎn)。耐火極限可達(dá)0.5-3.0h，甚至更長時間。

（四）包封法

（1）用現(xiàn)澆混凝土作耐火保護(hù)層。所使用的材料有混凝土、輕質(zhì)混凝土及加氣混凝土等。這些材料既有不燃性，又有較大的熱容量，用作耐火保護(hù)層能使構(gòu)件的升溫減緩。由于混凝土的表層在火災(zāi)高溫下易于剝落，可在鋼構(gòu)件表面加敷鋼絲網(wǎng)。進(jìn)一步提高其耐火性能。

（2）用砂漿或灰膠泥作耐火保護(hù)層。所使用的材料一般有砂漿、輕質(zhì)巖漿、珍珠巖砂漿或灰膠泥、蛭石砂漿或石灰膠泥等。上述材料均有良好的耐火性能，其施工方法常為在金屬網(wǎng)上涂抹上述材料。

（3）用礦物纖維。其材料有石棉、巖棉及礦渣棉等。具體施工方法是將礦物纖維與水泥混合，再用特殊噴槍與水的噴霧同時向底部噴涂，構(gòu)成海綿狀的覆蓋層，然后抹平或任其呈凹凸?fàn)?。上述方式可直接噴在鋼?gòu)件上，也可以向其上的金屬網(wǎng)噴涂，以后者效果較好。

（4）用輕質(zhì)預(yù)制板作耐火保護(hù)層。所用材料有輕質(zhì)混凝土板、泡沫混凝土板、硅酸鈣成型板及石棉成型板等，其做法是以上述預(yù)制板包覆構(gòu)件，板間連接可采用釘合及粘合劑粘合。這種構(gòu)造方式施工簡便且工期較短，并有利工業(yè)化。同時，承重（鋼結(jié)構(gòu)）與防火（預(yù)制板）的功能劃分明確，火災(zāi)后修復(fù)簡便且不影響主體結(jié)構(gòu)的功能，因而具有良好的復(fù)原性。

（五）屏蔽法

屏蔽法就是把鋼結(jié)構(gòu)包裹在耐火材料組成的墻體或吊頂內(nèi)，在鋼梁或鋼屋架下作耐火吊頂，火災(zāi)時可以使鋼梁或鋼尾架的升溫大為延緩，大大提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力，而且這種方法還能增加室內(nèi)的美觀，但要注意吊頂?shù)慕涌p、孔洞處應(yīng)處理嚴(yán)密，以防竄火。

（六）水噴淋法

水噴淋法是在結(jié)構(gòu)頂部設(shè)噴淋供水管網(wǎng)，火災(zāi)時，會自動啟動（或手動）開始噴水，在構(gòu)件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，從而起到保護(hù)作用。

三、鋼結(jié)構(gòu)建筑設(shè)計時要充分考慮人員疏散問題。

由于鋼結(jié)構(gòu)建筑自身存在的弱點(diǎn)，我們在設(shè)計時要充分考慮人員疏散的因素，將人員密度指標(biāo)和鋼結(jié)構(gòu)建筑的特點(diǎn)綜合起來考慮，加強(qiáng)對安全疏散路線、疏散距離、疏散寬度的設(shè)計要求，證人員疏散時間小于建筑構(gòu)件的耐火極限，確?；馂?zāi)時人員能安全逃生，避免群死群傷火災(zāi)事故的發(fā)生。

結(jié)束語：鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計是建筑設(shè)計中的重要組成部分，在建筑設(shè)計時做好此項(xiàng)工作，可以從根本上防止和減少建筑物發(fā)生火災(zāi)，且在一旦發(fā)生火災(zāi)時把火災(zāi)損失降低到最低限度。否則，就會給建筑物留下火災(zāi)隱患，一旦著火條件成熟，就會釀成火災(zāi)，造成人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

參考文獻(xiàn)

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[2]高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范（GB50045-95）

[3]建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法（GB9978-88）