朱健雄
崇明区消防救援支队
摘要：钢结构由于其制造程度高，结构轻巧和抗震性能好而被广泛用于工业厂房中。在钢结构厂房建设中，需要加强耐火性能，近年来，在钢结构表面涂防火涂料是确保防火安全的重要措施。本文介绍了钢结构在火灾时的破坏机理，提出了防火施工措施，旨在为相关人员提供参考。
关键词：钢结构；设计；工业厂房；结构设计；应用
引言
钢结构的应用具有重量轻、抗震等性能优点，在施工中不会对环境造成破坏，且成本较低，因此被广泛的使用。对于工业设施，其材料选择和结构的合理设计非常重要，并且需要具有一定的防火作用。因此钢结构设计在工业厂房中具有重要的意义。
1钢结构在火灾时的破坏机理
火灾产生的热量通过放射线和对流传递到钢结构部件上。即使成分不可燃，温度上升也会引起膨胀及强度降低。在材料为刚性的钢结构建筑结构中，由于梁的延伸而引起的约束力减小使柱远离轴承位置，导致钢结构损伤和崩溃。温度的上升往往会大幅度降低钢结构内部构件的元素强度。一旦钢结构的构件条件达到屈曲强度临界点，整个钢结构就会发生变形的现象，用肉眼就可以非常容易地观察到。
2钢结构厂房防火设计
尽管钢结构有较高的强度和抗震性能，但耐火性却很差。钢架强度随温度的升高而变化。当温度过高时强度会降低，严重影响结构的稳定性。当温度超过250℃时，钢结构可塑性会显着下降，易于变形，可能会导致工厂的倒塌。因此，在设计工作中，必要做好钢结构防火设计。具体包括：现场浇铸耐火混凝土，提高钢结构的隔热性能。还可以在钢架周围安装隔热板。或是钢架表面上使用耐火材料，以达到隔热和耐火性能。
2.1在钢结构上喷涂防火涂料
阻燃涂料的使用取决于现场的具体情况，不同钢结构的阻燃性能不同。为了使钢结构厂房和组件具有防火性，应使用防火涂料。对于具有装饰功能的部件，使用薄的防火涂料。阻燃涂料的数量不能随意调整，但必须通过实际测试确定，才能更好地发挥防火涂料的作用，更好地保护钢结构厂房。耐火涂层以有助于增加耐火性，并保持其平衡和在火中的稳定性。当前市场上的涂料根据其厚度可分为薄涂料和厚涂料两类。薄涂层通过吸收着火时产生的热量，防止钢结构平衡和稳定性下降，起到良好的防护作用。优质涂料的优点是可以较少地使用，减轻钢架上的负荷。因此，薄涂层更适合于小面积的钢结构厂房。厚涂层的厚度通常为8至50mm，浓稠涂料在吸收热量后不会膨胀。厚涂料的热导率低，会减慢钢结构厂房的温度增长，防止钢结构的稳定性下降。
2.2对钢结构喷涂发泡防火漆，进行外包防火层保护
发泡防火漆是一类常见的防火涂料，它的组成成分包括几种不同的材料，包括成膜剂、发泡剂。虽然发泡防火漆也是油漆的一种，但是它与一般的油漆并不相同。当钢结构被涂上一层发泡防火漆后，钢结构表面会产生一层漆膜。这层漆膜不容易进行燃烧。因此当火灾发生时，其可以通过减慢可燃物的燃烧速度，来阻止火势的蔓延，为灭火争取到更多的时间，避免更大的损失。并且在防火设计中，也要根据不同的钢结构，使用不同的方法，例如现浇成型法、表面喷涂法。拿第一种方法来说，首先要按照比例对混凝土进行调配，提高其压实度。然后对钢结构表面进行二次处理。再处理的目的是为了增强钢结构外层的强度。通过利用一些材料进行加固，避免混凝土产生破裂。一旦出现质量问题，混凝土就不能发挥其原有的作用。就第二种方法而言，不同于现浇成型法，而是通过对钢结构表面涂抹能够增强强度的材料，比如说石灰水、石膏砂。在涂抹过程中添加一些珍珠岩、石棉，效果会更好。
2.3钢结构厂房出口防火设计
除了防火涂料的使用，还需要对建筑内部的安全出口大致位置和数量进行确定。在设计安全出口时，要仔细考虑到厂房内各处到安全出口的实际距离。除了要符合相关规定，还要检查紧急出口与最远工作场所之间的距离，最终来确定仔细审核疏散门的大小、方向。疏散门的设计要能使人员逃生时需要的时间降到最短，并且尽量提供数量多的楼梯。为了达到这一目的，就需要了解疏散楼梯与走廊、紧急出口间的距离以及各自数量。设计的过程中要在这些重要逃生地方安装疏散指示标识。并且要了解走道两侧墙体的耐火性能。另外还需要对钢厂梁柱合理使用防火涂料，增加耐火期限，为火灾逃生和救援提供更多的时间[4]。
2.4钢结构厂房防火门窗设计
防火门窗施工时，内角两侧门窗间距要大于4米，如果门窗与防火墙之间距离近，开口高度要大于2米，不可燃物耐火大于0.9小时，窗扇处采光窗不受距离约束，这一点也适用于防火墙。按照防火门的相关规定，防火门需要是甲级防火门，但在现实生活中，甲级防火门较少使用，但乙级防火门，必须尤其注意。针对非开放楼梯的门窗，不仅要安装弹簧门，还要设置消防房的门和灭火设备。但管道井乙类电缆井的检修门不能依据乙类防火门来安装，应按丙类防火门。在一些特殊情况下甲、乙类钢厂必须分开设计，并合理调整泄压装置。
2.5钢结构厂房分区防火
防火分区对于保障钢结构厂房安全，避免火灾事故出现是非常重要的。这样可以在火灾发生时，对火灾进行更好的控制，防止火势的迅速蔓延，为消防队救火创造更多的时间，从而避免火灾带来的各方面损失以及减少人员伤亡。防火分区实际上就是通过划分一定的区域，并且对这些区域采取一定的措施。这样在火灾发生的时候防火分区能够阻止火势蔓延到更多的区域。在钢结构厂房分区防火中，防火墙的使用非常常见，尤其是在民用建筑中。但是防火墙并不适用于大型的厂房建筑。因为大型厂房的环境比较复杂，往往是具有大型设施。所以在进行钢结构厂房分区设计的过程中，要对厂房进行实地调查，了解不同楼层的空间设置，从而制定出更加合理的防火方式。每一楼层作为一个独立的区域，不同楼层通过楼梯相互连接。楼梯间的门必须要符合B类防火门的规定进行设计和安装。按照不同的功能，可以划分出生活区、生产区等。在厂区宽敞的情况下，生产区和动力区也能看作单独办公区。进行分区时，需要认真遵守有关规定规章，采用a级防火门将两个独立的分区进行隔离，防止火灾发生时火势蔓延。并根据分区特点对控制区和防火分区进行特殊处理。对于A、B、C型钢结构厂房，可适当扩大防火分区的占地面积。
2.6室内消火栓设计要点
如果钢结构工业厂房建设面积过大，则不必设置室内消火栓，但是针对一级与二级耐火等级的工业厂房，由于厂房内部存储的可燃物质较少，如果发生火灾，不会产生严重的经济损失。比如，若工业厂房的建筑面积小于100 m2，若发生火灾，不会带来严重的经济损失，故厂房内部可不安装消防给水设施。针对丁、戊类钢结构工业厂房，由于厂房内部存储较多可燃物质，例如木箱包装设备等，在厂房内部需要设置消防给水装置[5]。对于轻钢结构工业厂房消防设计人员来讲，在室内消火栓设计环节，设计人员要根据工业厂房类型，合理设置消火栓。通过加强工业厂房室内消火栓设计，能够提升轻钢结构工业厂房的安全性，降低火灾发生概率。例如，在钢结构工业厂房中，消防设计人员通过合理设置室内消火栓，厂房的工业生产效率得到显著提升，防火性能明显提高。
2.7正确调整角支架
在单层工业厂房的支撑结构设计中，由于柱内和下梁法兰的稳定性差的问题，施工人员可以进行合理的调整角撑。由于钢框架弯曲梁上的压力不恒定，不能保证车间的稳定性，角支架的应用在提供一定的稳定性要求。当有风力作用时容易导致下翼部失去外支撑力，从而使结构失去稳定。这种情况下，将支撑设计在下翼的位置。如果承受较大压力，则钢制框架可能会塌陷。因此，梁的下翼支撑结构非常重要，应在钢中斜梁下翼加强支撑，这是在建筑设计过程的关键。
结束语
综上所述，通过对轻钢结构厂房消防设计要点进行多角度的分析，例如明确厂房耐火等级、合理设置防火墙、自动喷水灭火设计要点、独立水幕设计要点、室内消火栓设计要点等，可以保证钢结构工业厂房消防设计水平得到显著提升，减少火灾事故的发生，保障工业生产人员的人身安全，推动我国工业企业的可持续、健康发展。
参考文献：
[1]赵莹.BIM三维正向设计在钢结构工业厂房改造设计中的应用[J].住宅与房地产,2020(21):82-83.
[2]高如超,孙隆玉.SolidworksSimulation在工业炉钢结构设计中的应用[J].世界有色金属,2019(10):4-6.
[3]陆雄伟.钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨[J].建材与装饰,2019(13):102-103.
[4]吴楚卿.钢结构设计在工业厂房结构设计中的应用探讨[J].中国新技术新产品,2018(08):80-81.
[5]李尧.工业厂房结构设计中钢结构设计的应用分析[J].住宅与房地产,2018(07):90.