钢结构建筑防火设计探究

钢结构建筑防火设计探究
发布时间：2021-04-29T08:27:02.899Z 来源：《建筑学研究前沿》2021年3期作者：陈涛
[导读] 钢结构具有稳定性高、承重性强、成本低廉等优点，近年来被广泛应用于住宅建筑。

钢结构在住宅建筑中的使用，使得住宅结构得到优化，住宅整体的稳定性、安全性有所提升。

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摘要：钢结构具有稳定性高、承重性强、成本低廉等优点，近年来被广泛应用于住宅建筑。

钢结构在住宅建筑中的使用，使得住宅结构得到优化，住宅整体的稳定性、安全性有所提升。

但钢结构也存有一些缺陷，如在长期高温情况下，钢材的力学性能、材料性能会逐渐降低，若受到大火烧蚀，钢结构很有可能会出现局部失稳或整体坍塌，从而使建筑内人员、物品安全受到严重威胁。

下面结合实际，就钢结构的防火处理问题做具体分析。

关键词：钢结构建筑；防火设计；措施
引言
钢结构系统具有综合优势，适合大量生产。

与钢筋混凝土结构相比，钢结构具有“高、大、轻”的独特优点，在全世界的工商业中被广泛使用。

为了满足建筑规则的功能要求，必须在火灾安全性方面做好工作，以便在规定的期间内确保建筑物的安全稳定性。

本文讨论了钢结构建筑物的耐火设计和耐火对策的基本方法。

1火灾对钢结构性能的影响分析
研究与实践证明，火灾会给钢结构的物理性能、材料性能等带来很大影响。

当钢结构住宅发生火灾后，火源火焰的热作用以及烟气热作用会导致钢结构快速升温，在升温工程中就会有温度荷载产生。

当温度荷载以及外力荷载共同作用于钢结构时，结构就会出现位移、变形甚至是坍塌，进而造成钢结构整体的抵抗性、安全性丧失。

研究表明，当建筑内发生火灾时，钢结构的承载性能就会随着钢材温度的升高而渐渐下降，当钢材内部温度达到600摄氏度时，钢结构的承载强度将下降三分之二左右。

在真实的火灾情况下，钢结构住宅中的温度场会不断变化，且这种变化是不均匀的。

当钢结构受到这种不均匀空间温度变化的影响时，建筑结构体系的平衡状态也会出现变动。

不均匀的空间温度使钢构件内部出现附加温度应力，从而造成结构体系的稳定性、抗火性快速下降，使住宅内部出现结构性下降。

为提升钢结构受火时的稳定性、安全性，在进行钢结构设计与建设时就需采取必要的防火措施，从整体上提升钢结构的耐火性能，使钢结构有较高的安全性。

在当前的技术体系下，常用的钢结构防火处理技术是在钢结构表面喷涂防火涂料，利用防火涂料对钢结构进行保护，使其耐火性得到增强。

这一技术方法虽有一定的科学性与可行性，但是也存有些许不足。

如防火涂料价格普遍相对昂贵，大量使用会导致住宅施工成本增加，经济效益降低。

同时一些防火涂料的性能质量也不能保证，有些防火涂料性能质量不达标，并不能对钢结构起到很好的保护作用。

且防火涂料在使用较长时间后就会出现脱落，使钢结构得不到有效保护。

2钢结构的防火保护设计
2.1对钢结构喷涂防火涂料
防火涂料的使用要视情况而定，因为不同钢结构建筑的防火性能有高低之分，不能采取一刀切的做法。

例如像民用建筑和公共建筑的钢结构，防火涂料的使用是必须的。

而针对这类建筑和构件的耐火性，应该适用薄型的防火涂料。

同样针对有着装饰性功能的建筑结构部分，最好也使用薄型防火涂料。

防火涂料的使用数量不能照搬，也不能随意设置，而是需要根据实际情况进行实际的测试进行确定。

这样才能使防火涂料的作用得到更好的发挥，更好地保护钢结构建筑。

涂抹的防火涂料一定是有益的，有利于增强钢结构的防火性，保持其在火灾中的平衡稳定性。

目前市场上的防火涂料根据厚薄度可以分为两种，薄质涂料与厚质涂料。

市面上的薄质涂料厚度要小于七十微米。

薄涂料是通过吸收火灾时产生的热量而起到防火作用，从而阻止钢结构周围的温度，防止钢结构平衡稳定性的下降，在火灾发生时发挥良好的防火保护功能。

薄涂料的好处还在于它使用的数量比较少，能够减少给钢结构产生的负重，还能够起到美化作用。

因此薄涂料比较适用于那些面积小、形状复杂的钢结构。

相比于薄涂料，厚涂料的厚度一般在8-50毫米。

与薄涂料起作用的方式不同，厚涂料并不会在吸收热量后产生膨胀发泡的现象。

但是这并不意味着厚涂料无法起到相应的防火作用，厚涂料的中间涂层材料有着低导热性，能够使钢结构自身的温度增长速度放缓，从而防止钢结构的稳定性下降。

2.2加强钢材料与钢结构耐火性能控制
在一个建筑中，钢结构的主要功能作用是承受荷载，而要想让钢结构有较强的荷载功能，就需要确保钢结构有较好的抗火性。

为此，在进行钢结构建筑的设计与建设时，要做到以下几点：首先，加强对钢材性能质量的检测与控制。

在选用钢材料时，需对材料各项物理特性、耐火性能等进行测算分析，确保所用钢材料的泊松比、密度以及热膨胀系数、热传导系统充分满足标准要求。

其次，做好对钢结构性能质量的检测与完善。

在进行钢结构设计时，要结合国家制定的相关技术规范以及工程实际要求对钢结构的耐火等级进行测算与分析，要
全面保证钢结构耐火等级达到标准要求。

具体如，钢结构在规定的耐火极限内，其承载力不能小于各种作用所产生的组合效应。

在各种荷载效应组合下，钢结构的耐火时间要达到标准要求。

2.3常用防火保护措施及构造
常用的钢结构防火保护措施主要有喷涂防火涂料、包覆防火板、包覆柔性毡状隔热材料或外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑气体。

其中，喷涂或抹涂防火涂料是最为常见的防火保护方式之一。

除防火砂浆外，传统的防火涂料可以分为非膨胀型（原厚型）和膨胀型（原薄型和超薄型）两种，另外按使用场所可以分为室内防火涂料和室外防火涂料，按分散介质分为水基性钢结构防火涂料和溶剂性钢结构防火涂料。

根据防火涂料的分类，非膨胀型防火涂料主要是水泥基、石膏基并混和蛭石、膨胀珍珠岩颗粒等形成的无机材料，在火灾引起的高温下不发生发泡反应，主要依靠其自身的厚度形成防火隔热层；膨胀型防火涂料为树脂基料、膨胀剂、成炭剂、填料、颜料混合成的有机材料，在火灾引起的高温环境中材料发生膨胀反应，由常温下较薄但致密的涂层发泡为较厚的泡沫状防火隔热层。

水基性钢结构防火涂料相比溶剂性性钢结构防火涂料，具有低排放和环保的特点，而室外防火涂料除与室内防火涂料共同的理化性能要求外，还具有耐曝热性、耐湿热性、耐冻融循环性、耐酸性、耐碱性、耐盐雾腐蚀性和耐紫外线辐射性等要求。

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。

结束语
综上所述，作为钢结构工业厂房设计工作中的一个关键环节，钢结构工业厂房建筑防火设计是不容忽视的。

这能够有效增强钢结构工业厂房质量，确保钢结构工业厂房在使用过程中的安全性和可靠性。

所以，在建筑防火设计的过程中，工作人员需要根据厂房本身情况和功能，从不同方面考虑，采取合理的策略，通过科学、合理、精确的防火设计，克服钢结构工业厂房耐火性差的特点，增强厂房安全性，满足人们对美好建筑的向往。

参考文献
[1]倪建春，梁海.钢结构防火涂料的应用与施工要点[J].涂料技术与文摘，2011（8）.
[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.。