钢结构厂房防火设计浅析

钢结构厂房防火设计浅析

【摘 要】火灾事故已经成为当今社会需重点解决的问题，建筑防火也因此逐渐占领了设计工作的主导地位。钢结构建筑由于钢构件耐火程度差，更加突出了其防火设计的重要性。本文就钢结构的特点归纳总结了钢结构厂房在设计中需注意的问题。

【关键词】钢结构；耐火性能；防火分隔

The steel structure factory premises fire prevention design

Dong Wen-ya,Shi Rong

(China coal international engineering group shengyang Design research institute Shengyang Liaoning 110015)

【Abstract】The fire trouble has already become nowadays society need the problem that the point solve, building fire prevention also therefore gradual capture design work of predominance position.Steel structure building because of steel Gou the piece is fire-proof degree bad, more outstanding its fire prevention design of importance.This text induced summary steel structure factory premises a problem that need to be notice in the design for the characteristics of steel structure.

【Key words】Steel structure;Fire-proof function;The fire prevention box off

随着我国经济及建筑科技的飞速发展，钢结构这种结构形式已经在生产仓储用房日趋大型化的工矿企业中广泛应用。和传统的混凝土结构、砌体结构相比，钢结构建造的厂房具有重量轻、承载力大、跨度大、抗震性能好等诸多优点。施工时大量的钢构件在专业化的金属结构厂成型后在工地拼装，精确度较高，不但缩短了施工周期，而且对已建成的钢结构建筑也比较容易进行改建和加固，为企业节省了大量投资。然而钢结构建筑虽有诸多优点却存在着耐火性能差的致命缺点。钢材虽然是一种不燃烧的材料，但却是热的良导体，极易传导热量。钢材在温度超过300度以后，屈服点和极限强度显著下降，达到600度时强度几乎等于零。而一般火场温度可达到800～1000℃，在这样的状态下，未加保护的钢结构只需15分钟，自身温度就会上升到540度以上，致使构件本身扭曲变形，导致建筑物坍塌毁坏。最典型的例子就是美国的“911”事件，主楼呈双塔形的世贸中心大楼为钢结构高层建筑，塔楼遭受飞机撞击后所产生的大火使钢材软化，承载强度迅速下降，经过30分钟便轰然倒塌。1992年6月上海联合毛纺厂两层全钢结构厂房5400平方米，由于设备油箱形成爆燃气体发生火灾，整个厂房都被烧毁。因此，要想使钢结构建筑得到普及并更好地服务于经济建设，就要做好钢结构的防火设计，下面是我对钢结构厂房防火设计的几点认识，供大家参考。

1. 选用合理措施提高钢结构的耐火性能。

设计时首先应根据厂房的使用性质、使用要求，依据《建筑设计防火规范》确定建筑物的火灾危险性类别，再根据火灾危险性类别确定建筑的耐火等级。耐火等级制定的过高或过低，都会造成设计失误，过高造成浪费，过低则不安全。耐火等级决定着建筑构件的耐火极限，以此作为依据合理选用提高钢结构耐火性能的措施。

提高钢结构耐火性能的措施有以下几条：

1.1 采用抗火能力强的结构形式和构件 纯钢结构的耐火性比较差，但是可以适当结合混凝土组成混合构件，或在一些关键部位直接采用钢筋混凝土结构。例如柱子可以采用钢管混凝土柱，这样可以很有效的提高耐火极限，而且钢管直径(或边长)越大，耐火时间越长，直径500mm的圆钢管混凝土柱，当涂敷厚15mm的隔热型防火涂料时即可满足3h的耐火时间。而像楼板和楼梯这样对防火要求较高的构件还是应该尽可能采用钢筋混凝土结构。

1.2 掌握有效的的防火保护方法 常用的钢结构防火保护方法有外包混凝土、外包钢丝网水泥砂浆、外包防火板材，喷涂防火涂料和水淋冷却法。

外包混凝土保护就是用混凝土将钢构件完全包裹起来，在混凝土中还应配置构造钢筋防止混凝土脱落。钢丝网水泥砂浆防火保护是用金属网抹50#砂浆做保护层，也是一种传统的施工方法。外包防火板材可以选用纤维增强水泥板(如TK板、FC板)、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等非燃材料的防火板将钢构件包裹起来。

喷涂防火涂料于钢结构表面可以形成耐火隔热保护层，提高钢构件的耐火极限。对于规范规定耐火极限小于1.5小时的钢构件可喷涂薄型防火涂料，厚度一般为1mm～3mm，这种防火涂料遇火会膨胀，形成比原涂层厚度大十几倍到数十倍的多孔碳质层。而对于规范规定耐火极限大于1.5小时的钢构件，应选用厚涂型防火涂料，厚度一般在7mm～50mm，遇火不膨胀，自身具有良好的隔热性。对于耐火极限要求比较高的高层钢结构可以喷射无机纤维防火护层材料，无机纤维材料具有低密度、高热容、低导热的突出特点，并有很好的附着力，在高温火场中，厚度没有明显的变化，护层不熔化、不脱落，能够使被保护构件达到5小时以上的耐火极限。

水淋冷却法是在钢结构上部布置自动喷淋系统，发生火灾时，启动喷淋在钢结构表面形成一层连续的水膜，达到保护作用。我们在设计时，要根据不同建筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保护方法，达到经济和安全要求。

2. 对厂房内部进行有效的防火分区，防止火势向其他区域蔓延、扩散。

防火分区是指在建筑内部采用防火分隔设施分隔而成，能在一定时间内防止

火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部空间。常用的防火分隔设施有防火墙、防火卷帘、防火楼板及防火分隔水幕。工业厂房因为工艺的连续性限制常要求建筑在空间上形成连通，防火墙及防火卷帘等普通民用建筑中较易实现的防火分隔措施在这里是很难实现的。采用自动喷水灭火设备可使最大允许防火分区面积增加l倍。然而在大空间建筑物内，火灾烟气到一定高度时，其温度和浓度都大大降低，不足以启动这种依靠温度变化而启动的火灾探测器，即使启动了，普通喷头喷出的水滴从十几米乃至几十米的高度落下来，往往到达不了燃烧物的表面即失去有效的灭火作用。独立水幕作为防火分隔是一个不错的办法。水幕可采用喷雾型喷头、雨淋式水幕喷头，喷头布置应为3排，防火水幕带的有效宽度不应小于6m；供水强度不应小于2 L／s•㎡，喷水延续时间不应小于3 h；水幕上部不应有可燃构件和可燃物；水幕上部空间较大时，水幕应同时喷向上部，防止烟火从水幕上部空间蔓廷。这种分隔方式比较灵活，即不像防火墙那样把空间截断，也没有大跨度防火卷帘的麻烦，平时不妨碍正常生产，火灾发生需要防火分隔时又可以立即实现有效分隔。在此基础上加强对每个防火分区安全出口、疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计认识，保证人员疏散时间小于建筑构件的耐火极限，确保火灾时人员能安全逃生，避免群死群伤火灾事故的发生。

3. 注重建筑物的排烟设计，充分利用自然排烟。

火灾中的烟气层伴有一定热量、胶质、毒性分解物等，是影响人员疏散行动与救援行动的主要障碍。因此在设计中应重视建筑物防排烟方面的考虑，在设计时限内，使烟气层最好能保持在人群头部上方一定高度处，使得人在疏散时不必从烟气中穿过，也不会受到热烟气流的辐射热威胁。在建筑防排烟工程中，常用的方式有三种：自然排烟、机械加压送风防烟和机械排烟。自然排烟和机械排烟是控制烟气下降的常用方法，与机械排烟相比自然排烟有其自身的优点。一是无大的动力设备，运行维修费用也少，且平时可兼作换气用；二是在顶棚开设排烟口，自然排烟效果好。特别是具有较强的蓄烟功能的大型工业厂房，机械排烟量非常大，给设计和施工带来很大难度，宜首先考虑设置自然排烟。可以在顶棚或侧墙设置大面积采光或通风带，与自然排烟结合使用。

钢结构的防火设计，是我们设计人不断思考和完善的课题，我们应该根据它的特点使设计更加安全可靠，经济合理，让钢结构这种具有诸多优点的建筑形式在我国工业领域具有更广阔的发展空间。

参考文献

［1］ 钢结构防火涂料应用技术规范.公安部四川消防科学研究所.

［2］ 建筑设计防火规范. 中国计划出版社,2006.

［3］ 建筑钢结构防火技术规范.中国计划出版社,2006.

［文章编号］1619-2737（2011）04-01-75