浅议钢结构的建筑防火设计范文

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摘要：文章简单分析了钢结构建筑火灾危险性，阐述了钢结构建筑防火基本性能要求，针对钢结构建筑防火设计展开了深入研究分析，希望可以对钢结构建筑防火设计提供一定的参考和帮助，取得理想的防火设计效果。

关键词：钢结构；建筑；防火设计

当前我国建筑工程项目正在向着高层化和超高层化方向发展，这些建筑多选择钢结构，钢结构具有非常高强度和抗震性，结构自重小，施工周期可得到有效控制，钢结构住宅的开发属于当前建筑行业发展热点。这些场所可燃物种类和数量也逐渐增多，必须要对钢结构建筑防火设计有足够重视度。钢结构本身的防火性能相对较差，导热系数大，在450~650℃高温环境下几乎失去承载能力，存在严重的变形，如果钢结构建筑本身缺乏各项保护措施，火灾发生后钢结构建筑非常容易由于温度过高等发生倒塌或者变形，因此，在发掘钢结构良好使用性能的同时必须要做好防火设计，本文就此展开了研究分析。

1钢结构建筑火灾危险性分析

钢结构耐火性差的特征导致其应用受到限制。当有火灾等情况出现时，钢结构本身不会发生自燃，但是受到高温灼烧等因素影响，其性能严重下降，很大程度上增加了火灾救援工作的难度。相关研究表明，如果钢结构建筑未做好防火设计，其支撑时间将不会超过20min，很大程度上增加初期灭火工作难度，另外，钢结构建筑有火灾等情况出现，非常容易产生大量热量和烟雾，影响灭火工作的顺利开展。

2高温条件下钢结构力学性能分析

钢结构建筑以钢材为主，钢材属于不可燃材料，但是在高温环境下，随着温度的升高，钢结构整体性能会发生大幅度改变，弹性模量、抗压强度以及屈服强度等明显降低，有研究表明，如果温度超过150℃，想要使钢结构建筑稳定性得到保证，必须要给予针对性的防护措施。温度在250~300℃时，钢结构强度会迅速下降，温度在350℃时，钢结构屈服强度下降超过1倍，温度在500℃时，钢结构将丧失原有强度和刚度。一般火灾现场温度往往在700℃以上，钢结构的力学性能会发生非常大改变，甚至出现倒塌等问题。

3钢结构建筑防火基本性能要求

3.1有良好绝热性能

钢结构往往作为建筑钢柱和钢梁使用，根据一级防火要求，钢柱耐火极限大约在3h左右，钢梁的耐火极限在2h左右。按照二级防火要求，钢柱和钢梁的耐火极限会有一定的缩短，钢结构在表面长时间受到超过200℃温度辐射热，或者短时间内承受高温火焰时，必须要给予针对性的防护措施，使钢结构使用过程中的安全可靠性得到保证。3.2有良好环保性能当前在钢结构建筑防火要求方面还需要保证其具有非常好的环保性能，这一要求需要落实在建筑钢结构施工以及使用等过程，严禁产生对人体有害气体。当前建筑工程项目室内施工中空气污染已经成为影响公众健康的一项主要因素。钢结构建筑使用过程中一旦发生火灾，材料内部阻燃成分受到高温等因素影响，将容易产生有毒有害气体，对现场被困人员以及消防人员的生命安全造成严重威胁。

4钢结构建筑防火设计

4.1钢结构建筑防火设计基本思路

不同形式钢结构，在设计前需要与建筑图纸以及《建筑防火设计规范》等参数相结合，明确建筑耐火等级，之后对所设计项目耐火稳定性、隔热性等性能展开综合分析，明确建筑耐火极限。当前钢结构建筑在厂房等较大空间中有着非常广泛的应用，这些厂房的钢结构以薄层结构和圆柱等为主，其截面面积相对较大，受到这一因素影响，当有火灾等情况出现时，结构受热面积大，吸收热量程度高，钢结构的稳定性和承载能力会在火灾出现后较短时间内剧烈下降，尤其在跨度和空间较大的建筑中表现更为明显。钢结构建筑防火设计前还需要结合可燃物密度、建筑空间通风和高度等方面情况，与钢结构本身的强度、尺寸和性能等分析考虑，按照分区方式设计。具体设计中，首先，可以进行防火墙的设计，在建筑内部建设防火墙，细化空间，但是有部分生产车间等需要连续性操作，防火墙的设计很难有效落实；其次，使用防火卷帘，使用防火卷帘能够一定程度上降低火灾的影响，但是如果空间跨度过大，卷帘门的制作成本高，控制不方便；再次，设置自动喷水装置，这种防火方式在大空间厂房有着较好应用效果，但是如果建筑属于单层钢架结构，同时高度过高，很难取得理想的防火效果。

4.2现代钢结构防火设计标准

以计算为基础的防火设计在实际应用中具有非常明显优势，能够从实际情况出发展开耐火设计，在具体设计中：第一，明确防火被覆厚度；第二，明确构件处于耐火极限下的构件内部温度；第三，根据现有高温条件下钢材料的参数性能，明确结构温度作用以及外荷载作用下的内力情况；第四，展开荷载组合；第五，结合构件以及受载类型等方面情况对构件在耐火承载力极限状态进行验算；第六，如果防火被覆厚度计算存在问题，那么还需要对其重新进行调整和优化，展开重复性设计。

4.3根据建筑重要性合理选择钢结构建筑耐火等级

不同钢结构建筑的用途各不相同，其火灾危险性也会存在一定的差异。钢结构建筑防火设计中必须要与我国建筑防火规范相结合，综合多个方面因素分析考虑。根据国家一些强制性的规定和建筑重要性，对钢结构建筑的火灾危险展开合理的划分，之后结合分类明确钢结构建筑防火设计所需要达到的防火等级。

4.4合理选择钢结构防火保护方法

当前钢结构建筑在防火设计方面包含有多种不同方式，比如水淋法、冲水冷却法等，不管何种防火保护方法都是以降低钢结构热量传递速度为目的，以此降低钢结构建筑温度，使钢结构强度降低时间得到延长。在具体的防火设计过程中必须要与建筑物使用情况相结合综合分析考虑：

（1）喷涂式钢结构防火方法。这种防火设计方法主要是在钢结构的表面喷涂一层防火材料，实现对钢结构的保护。不同钢结构喷涂的喷涂厚度存在一定的差异，其防火原理各不相同。在薄型钢结构方面，一般将喷涂厚度控制在3~7mm，厚型钢结构方面，喷涂厚度往往控制在8~42mm，薄型钢结构和厚型钢结构防火原理的区别主要有以下3个：第一，薄型钢可以通过遇火膨胀方式隔热，也可遇火后产生惰性气体，起到隔热效果，厚型钢结构受热后不会出现膨胀，主要根据自身的特性实现防火；第二，薄型钢的防火涂料燃烧后会释放灭火气体，对人体造成一定的危害，厚型钢防火涂料相对较为环保；第三，薄型钢结构的耐火极限一般最高达到2.5h，厚型钢的耐火极限可达到3h以上。

（2）充水冷却钢结构防火方法。这种防火方法主要是在空心封闭柱内充水，当有火灾等情况出现使，构件可以利用柱中的水吸收火灾的热量，之后通过蒸发方式实现对热量的有效排除，维持构件温度100℃。只要钢结构中一直有水，就能够不断实现对热量的消耗和传递，避免钢结构温度过高导致其强度受到影响。

（3）钢结构建筑包敷法防火。这种防水方式主要是使用耐火材料包裹钢结构防火。所选择的耐火材料往往有非常好热容量，材料本身不可燃，比如无机防火板，这种材料与石膏板、硅酸钙板等材料相比，施工简单、成本低廉，使用过程中不容易发生磨损，同时不会花费较长的施工时间。另外，包敷材料还没可以选择混凝土、砂浆等。

（4）水喷淋法钢结构防火。这种防火方式主要是在钢结构上部设置一定的管网和喷头，钢结构温度升高时，喷头会在高温情况下自动打开并喷水，能够在钢结构建筑表面形成连续性流动水膜，取得理想的灭火效果，尤其在水分蒸发过程中，会消耗非常多热量，钢结构建筑温度得到有效下降，构建温度不会过高，使结构的耐火极限得到延长。

4.5报警系统和灭火装置

以往的报警设备感温探测器探测高度在8m以下，感烟探测器的探测高度在12m以下。钢结构建筑空间构造相对较大，在固定房间报警系统设计方面可采取一般探测器，针对展区等较大空间，报警系统可选择双波段火焰探测器等设备，同时搭配自动水炮系统使用。在灭火装置方面，自动报警灭火系统在建筑防火方面发挥了重要价值，其应用非常广泛，主要是利用加压设备将水送入管带喷头，喷头受到控制信号后自动启动洒水灭火，实现对火灾蔓延的有效控制。高层建筑在防火方面需要以自防自救为主，适当增大室内消防用水量。

5结语

当前人们在钢结构建筑防火方面要求越来越高，想要实现对现有建筑防火规范的完善，明确建筑火灾安全性，使钢结构耐火设计方法得到优化，每一个建筑防火研究人员都需要在实践中不断研究探索。钢结构建筑设计人员在具体设计过程中需要与建筑实际情况相结合，从材料耐火性、耐高温性和耐腐蚀性等方面出发综合分析考虑，提高钢结构建筑防火设计合理性，使建筑内人员生命和财产安全得到保证。

参考文献

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作者:席建峰 单位:陕西建工第二建设集团有限公司