钢铁冶金企业钢结构厂房的防火设计要求

钢铁冶金企业钢结构厂房的防火设计要求【摘要】文章围绕着钢铁冶金企业钢结构厂房的防火设计问题，首先介绍了钢铁冶金企业钢结构厂房的特点，其次分析了我国钢铁冶金企业钢结构厂房防火设计存在问题，最后结合《钢铁冶金企业设计防火规范》，对钢结构厂房的防火设计的要求等问题进行了分析。

【关键词】钢铁冶金企业；钢结构厂房；防火设计

中图分类号：u298文献标识码： a 文章编号：

引言

随着我国经济建设的迅猛发展,企业生产用房日趋大型化,而钢结构骨架建造的厂房,以强度高、自重轻、跨度大、吊装施工方便和建设时间短等优点越来越被广大厂家所采用。但这些大型钢结构厂房的建设却对火灾扑救提出了新的课题。钢材虽然是一种不燃建筑材料,其耐火性能却是很差的。由于钢材的导热系数大,比热小,在未进行防火处理的情况下,其本身虽然不会起火燃烧,但在火灾

高温作用下,其力学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低。而未加保护的钢结构在火灾温度的作用下,只需约15min,自身温度就可达到540℃以上,屈服点抗压强度、弹性模量以及承载能力等都迅速下降;达到600℃时,强度几乎等于零。因此,在纵向压力和横向压力作用下,钢结构不可避免的扭曲变形,垮塌毁坏。因此，做好钢结构厂房的防火设计相当重要。

1 钢铁冶金企业钢结构厂房的特点

近年来,我国钢铁冶金行业迅猛发展,钢结构建筑结构形式以其自重轻、强度高、施工周期短等优势,广泛应用于钢铁冶金行业的大型厂房及各类建(构)筑物中。目前,钢铁冶金企业中采用钢结构的建(构)筑物主要有主厂房、炼钢炼铁平台、干煤棚、运煤栈桥等。钢铁冶金企业钢结构厂房具有以下特点:

1.1 面积大,跨度大,高度高

如上海宝钢集团的某大型厂房和一些特种构筑物都采用钢结构,其一、二期工程钢结构建筑面积就达105万m2,有的厂房面积达22.4万m2;无缝钢管厂跨度和柱距最大48 m,最多的连跨为8跨;

有的车间柱高50 m。

1.2厂房内存在大量生产性热源

如高温铁水、铁块等,而且在生产中大量使用电气设备和加温工序,同时也存储、使用各类可燃物。

1.3工艺流程长,大型设备多,设备密集。考虑到钢铁冶金企业流程性生产及节约能耗,独立的工艺厂区建筑结构连体成片,生产机

器设备布置密集。

1.4工厂管网、电缆、桥架等较多,钢结构厂房的局部完整性因此受到破坏或影响。

2我国钢铁冶金企业钢结构厂房防火设计存在问题细分

2.1丁、戊类厂房防火分隔与工艺要求的矛盾

根据钢铁冶金行业的生产特点,如果按照“建规”的相关规定需要对炼钢、炼铁等主厂房进行防火分隔,将会导致工艺流程的不顺畅以及成本和能耗的大幅度增加,甚至还会造成无法进行生产或不能进行改、扩建等问题。如果仅仅因为满足工艺要求或改、扩建工程的实施要求而进行防火设计,将会增加很多安全隐患。例如在热轧厂,其厂房上部两侧都设有运输成品或半成品的运输行车的轨道,如果进行防火分隔,那么行车将无法运行,整个生产将受到很大影响。

目前国内的钢铁冶金企业规模越来越大,生产设备向大型化、现代化、连续化的方向发展,建成了大型烧结机、大型现代化高炉、转炉,冷热连轧生产线,薄板坯连铸连轧生产线等大型先进技术工

艺生产线,而且很多钢铁企业都采用了这些新的生产工艺,如宝钢

三期、武钢三炼钢、珠钢薄板坯连轧、唐钢超薄板带和鞍钢1780

轧机生产线等,而这些都给钢铁冶金行业钢结构厂房的防火分区问题带来了很大的难题,如连铸连轧生产线,如果按照“建规”将厂房进行防火分隔,将导致生产工艺流程无法正常进行,新生产工艺的

优越性也无法得到体现。

根据多年的钢铁企业钢结构厂房的消防经验及国内外大量火灾案例分析统计情况,钢铁冶金企业各主厂房由于没有进行防火分区而导致火灾发生的案例很少。因此,对于钢铁冶金行业的主厂房进行防火分隔其意义不大。

2.2丁、戊类钢结构厂房防火措施的经济合理性问题

目前,钢结构厂房采用的防火保护方法有很多种,主要有:钢结

构防火涂料保护、防火板保护、混凝土防火保护、柔性卷材防火保护、耐火钢、结构内通水冷却等。

我国“建规”用耐火极限作为建筑物构件燃烧性能的判定标准,从规范中可以看出,未加保护的钢梁、钢柱、钢制屋顶承重结构的耐火极限为0.25h,要克服钢结构材料在实际应用中防火性能方面

的不足,必须对其进行必要的防火处理。

目前我国钢铁冶金企业厂房的钢结构防火主要是采用涂刷防火涂料等方法,但涂刷防火涂料从经济性、可操作性和适用性上均存在一定问题。首先,涂刷防火涂料会大大增加建设投资费用,在《钢铁冶金企业设计防火规范》还未编制完成前,依据现有的一些相关标准或规范处理,需要对钢结构整体全部涂刷防火涂料(未按危险

部位区分对待),其费用相当高,如为某钢铁集团热轧厂钢结构涂刷防火涂料增加的费用就达到几千万元,其中还不包括后期的维护费用等;其次,要达到预期的防火效果,必须保证防火涂料的涂刷厚度,但是在施工验收过程中很难保证和检验防火涂料的涂刷厚度;此外,防火涂料存在着使用期限的问题,在涂刷3~4年后,就会出现老化脱落的现象,需要定期重新涂刷,费用不断增加;最后,有些防火涂料

本身就存在阻燃性能差的特点,在高温的环境中反而易引发火灾等。以上这些原因导致了目前钢铁冶金企业钢结构厂房防火保护中

对此类钢结构建(构)筑物均未采取防火措施,经消防部门审批时通常需要进行专家论证,这是特别值得关注和需要解决的问题。

3 《钢铁冶金企业设计防火规范》对钢结构厂房的防火设计的要求

《钢铁冶金企业设计防火规范》对钢结构厂房的防火问题充分考虑了钢铁企业中的环境因素,生产工艺因素以及各生产工艺间的协调问题等。同时还从防火的安全性和经济的合理性两方面进行科学的分析和比较,以便最终选择一种经济合理的防火措施。

3.1丁、戊类钢结构厂房的防火规定

通常在没有火灾负荷的情况下,钢结构的防火设计不需要考虑在火灾情况下钢构件性能的变化,而对于火灾荷载比较大的钢构件部位,则应加强防火安全保护。因此,对于以往防火设计所参照的标准规范,《钢铁冶金企业设计防火规范》(送审稿)结合工艺特点和实际经验,在一些方面放宽防火要求,从而降低了消防投资。在《钢铁冶金企业设计防火规范》第3.0.4条对丁、戊类厂房或库房的防火要求作出了明确规定:“丁、戊类厂房或库房中的承重构件为钢结构时,可不采取防火保护措施,防火分区应根据工艺要求划分,面积可不限。但对使用甲、乙、丙类液体或可燃气体部位的建(构)筑物承重构件,应采取外包敷不燃材料或其他防火隔热保护措施。这些部位装设自动灭火设备时,构件可不采取防火保护措施”。

第5.2.5条为对热源至厂房各种结构距离的规定:“建(构)筑物