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建筑钢结构防火设计规范及要点丛阳

发表时间：2021/5/17 来源：《基层建设》2021年第2期作者：丛阳

[导读] 摘要：在建筑工程中，钢结构的应用十分广泛，其防火设计工作也越来越受到重视。

        烟台建筑设计有限公司南海分公司山东省威海市 264400
        摘要：在建筑工程中，钢结构的应用十分广泛，其防火设计工作也越来越受到重视。房屋住宅是人员密集度高，火灾风险性大的区域，因此开展住宅的防火问题分析具有重要意义。本文对钢结构建筑的火灾危险性进行分析，其次就如何做好钢结构住宅防火处理展开探究。提出几点个人观点，希望能为相关工作带来些许帮助。
        关键词：钢结构住宅；防火技术；防火涂料；消防设计
        引言
        从钢结构建筑的历史来看，在19世纪初建筑物的用途中获得了非常好的成果。随着结构力学理论和实验相结合的静力学系统的建立，锻造铁钢的普及，钢结构建筑也迎来了新的时代。1880年以后，轧钢结构一直被用于建筑结构。这时，出现了许多车站、仓库、展示场等钢筋建筑物。这些建筑物到今天为止还保持着各自的功能并完全能够使用，钢结构在建筑工程中起着越来越重要的作用。钢结构防火设计的关键在于正确确定火灾危险度和耐火性等级，合理确定火灾范围。加强自动洒水系统和烟气排放对策，充分考虑人们的避难问题，以此形成钢结构物的正确防火对策。适当的防火方法和良好的施工材料质量，是钢构造物防火保证最好的方法。利用合适的方法进行钢结构建筑的防火已经是未来要研究的重要方向之一，而随着钢结构建筑的大量涌现，未来建筑防火问题也是每一个设计者应该着重考虑的事情。
        1钢结构建筑的火灾危险性
        钢结构作为现代建筑的主要形式，在常温下，其本身具有质量轻、强度高、抗震性能良好、周期短、空间利用率大、建筑工业化程度高等优点，可以满足企业投资的集约，并且也可以广泛应用到建筑领域。不过，由于钢结构本身的抗火性能较差，易导热。在温度达到400℃的时候，其极限强度以及屈服点就要明显低于常温，一旦超过600℃，其强度几乎为零。通过科学实验以及实例分析，没有加以保护的钢结构，在火灾发生之后，只需要0.25h，其本身温度就会直接提升到540℃，这样就会出现扭曲变形的问题，并且也会出现坍塌毁坏，且变形之后也无法修复使用。如，北京某家具城发生大火，其钢结构的防火性能无法满足火灾实际需求，导致13000m2的钢结构建筑倒塌，参与展览的家具全部损毁，直接经济损失2000万元。又如，安徽某冰激凌厂钢结构冷库火灾，短时间内库房就发生了倒塌，造成3名灭火战斗的消防员牺牲。因此，做好钢结构建筑的防火保护措施对于降低火灾危险性、减少人员伤亡和财产损失具有十分重要的意义。
        2钢结构防火设计规范要求
        钢结构防火规范中的强制性条文有4条，分别为第3.1.1，3.1.2，3.1.3，3.2.1条，其中第3.2.1明确规定钢结构应按结构耐火承载力极限状态进行耐火验算与防火设计。这意味着以往只规定建筑耐火等级、构件耐火极限和防火涂料选型的简易设计方法不再适用。基于耐火承载力验算的钢结构防火设计由结构工程师承担，验算和设计成果不仅要反映在设计图纸上还需要以计算书的形式提供给消防主管部门或审图单位审核，并作为消防验收的依据之一。钢结构防火涂料规范中第5.1.5条、第5.2节和第7章为强制性条文。第5.1.5条分别规定了膨胀型和非膨胀型防火涂料涂层的最小施涂厚度；第5.2节规定了各类型防火涂料的性能要求，其中第5.2.3条中明确规定依据该规范基于标准钢梁的耐火试验结果（防火涂料涂层膜厚和构造措施）仅适用于同类型且截面系数更小的基材；第7章为产品检验规则的相关条文。

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        3钢结构住宅的防火处理措施
        3.1做好建筑消防设计
        除了使用防火喷涂料外，也可通过一些建筑消防技术来提升钢结构的耐火性，稳定性，有效实现对钢结构住宅中火灾的防范与控制。如在钢结构建筑中要增设建筑防排烟系统、火灾自动报警系统、灭火系统以及疏散指示系统等，根据建筑内部火灾的真实表现与具体危害提前做好各项防范措施，将火灾对住宅结构以及居住人员的危害降到最低。除做好以上基础的消防设计外，还应当根据钢结构住宅的特征特点应用针对性防火措施。如钢结构住宅一般面积相对较大，一些高层住宅的楼层较高，建筑内存在火灾荷载分布不均匀的情况。针对以上特征，可在钢结构住宅中设置防火隔离带，或是对局部钢结构做针对性防火处理等，以此提升整个建筑结构的安全性。为提升钢结构住宅的防火性、安全性，可在钢结构住宅中设计防火单元。于钢结构住宅中设计防火单元就是将火灾危险性较大的局部区域中使用实体的分隔物，如防火墙进行分隔，以此实现对火灾的阻隔，将火灾对整个住宅的影响降到最低。在钢结构住宅中设计防火单元后，当有火灾发生时，烟气以及热气都会被阻隔、限制在这一个相对封闭的空间中，这样建筑内其他区域内的钢结构就不会受到火灾影响，从而保障了钢结构的安全，也为火灾的扑灭以及人员的疏散与撤离创造了更多宝贵时间。在钢结构住宅中设置防火隔离带的思路与方法与防火单元相类似，也是通过利用非实体性分隔技术对火灾进行阻隔、控制，让火灾不会在短时间内烧毁大面积房屋结构，从而保障了房屋以及人员的安全。该防火技术的主要应用方法是将钢结构住宅空间中的可燃物进行集中布置，在建筑空间内部形成独立的可燃物岛，通过科学设置相邻可燃物岛间距以阻止火灾蔓延。在钢结构建筑中增设自动水炮灭火系统，将该系统与自然排烟窗有机结合，以此加快建筑内部的散热与散烟速度，从而降低火灾对钢结构的影响，避免钢结构出现变形甚至坍塌。在钢结构建筑中增设自动水炮灭火系统后，若有火灾发生，系统可辅助自然排烟窗尽快将烟气排出室外，保持室内清晰能见度，同时也尽可能降低烟气热度，将火灾对钢结构的影响降到最低。
        3.2钢结构防火涂料的选用
        第一，分析钢结构的位置。需要仔细的分析钢结构具体位置。针对多层厂房、高层厂房以及室内的隐蔽钢结构等，要求其耐火极限超出1.5h，宜选择厚涂型的材料；针对轻型材料，或者是裸露的钢结构等，要求不能超出1.5h的耐火极限，可以考虑到薄型的选择。如，针对石油钻井平台、石化企业等，由于其本身的耐火极限要求较高。所以，在实际的选择中，需要按照国家的规定来加以实施，选择室外厚型材料[5]。第二，需要参照对应的理化性能检测报告、生产许可证、耐火性能检测报告等进行分析与选择，从而确保防火涂料的性能质量能够符合设计规范。第三，需要针对近期不同产品的耐火性能进行分析比较，在可供选择的产品种类较多的前提下，在理化性能的检验报告分析之后，考虑到生产企业的具体创新能力、信誉度以及实力等，确保其产品性价比最高、性能最优。
        3.3做到建筑钢结构防火设计的合理有效
        不仅要关注防火保护措施的选型、构造还要留意防火材料及其构造的可靠性和耐久性，应明确加网等防火涂料涂层构造加固措施；虽然膨胀型防火涂料因涂层薄、施工方便、美观等因素受到建筑师的青睐，仍应考虑其耐火性能有限、耐久性等因素而谨慎使用。
        结语
        综上所述，火灾是威胁人员、建筑与物资财产安全的重要隐患，因而在进行钢结构住宅设计与建设时一定要将防火工作放在重要位置。相关单位与人员要做好对钢材料性能质量的检测与钢结构耐火性能的把控，在此基础上进一步增强钢结构住宅防火、抗火能力，将火灾危害降到最低。
        参考文献：
        [1]栾焕强，陶琦.钢结构住宅的防火保护[J].潍坊学院学报，2009，9（02）：113-114.
        [2]王智懿.环境友好型钢结构防火涂料研究现状分析[J].江西建材，2020（09）：21-22.
        [3]倪文彬.火灾下低层轻型钢结构住宅防火性能分析[D].浙江工业大学，2013.