大空間、大跨度鋼結構廠房的防火設計分析

徐瑾

【摘 要】 根據工作實際需要，我們就大跨度、大空間鋼架結構廠房防火分隔和保護做了一定的準備工作，在鋼架結構的防火保護上我們從防火涂料、混凝土澆砌筑、充填水、箱式包裹、復合材料等這幾方面入手，在鋼架結構廠房進行分區處理上我們從安裝防火墻、防火卷簾、自動噴水的裝置等方面入手，如下是我們做出的具體分析。

【關鍵詞】 鋼架結構廠房 防火分隔 防火保護

鋼架結構的工業廠房有很多優點，例如：建設時間較短、防震能力強、自身重量輕、成本比較低、造型美觀、時代感突出等，在眼下工廠設計中應用比較廣泛，尤其是大跨度、大空間的鋼架結構廠房，建造的尤其多。但是也有耐火性較低的缺點。因為鋼材自身耐火性能力差，導熱性又強，它們的彈性模量和屈服強度的力學性能受溫度影響較大，溫度上升，性能下降，當溫度提高到 595.8℃，鋼材的剛度和強度基本降低到0。現在廠房的鋼架構件基本是圓柱形或者H 型 的薄層結構，截面面積大，發生火災時受熱面積也就大，吸收的熱量增加，溫度很高，在短時間內就喪失穩定性和承載力。尤其是大跨度、大空間的鋼架結構廠房，由于通透、空間較大、室內空氣流通更快，因此火災蔓延速度更快，損失更嚴重。

我們了解目前的工業廠房，因為流水式的生產線被廣泛的應用，生產技術的提高，廠房的空間的加大需求也在提高，而鋼架結構廠房的空間大是通過加長梁的跨度來實現的，而大跨度梁所承擔的力矩和結構應力會加大，火災發生時更容易失去承受力，造成大面積的坍塌，更大的經濟損失。防火涂料的使用能提高鋼架構件的耐火能力，延長其承載能力。而且，劃分防火分區的辦法使廠房分成若干相對獨立的單元，在火災發生時，可控制火勢在一定的空間內，有效的減少了火災引起的經濟損失，同時也給消防撲救、人員疏散提供了更好的機會。因此我們認為，大跨度、大空間的鋼架結構廠房在防火設計中應重點在設計防火保護和防火分隔。

1 鋼架結構中防火保護

1） 防火涂料：

防火涂料是施工時涂抹在鋼架表面，形成一層耐火隔熱的保護膜，提高鋼架耐火性能的材料，其類型可分：薄型、超薄型和厚型等幾種涂料。厚型涂料是顆粒狀材料，在高溫情況下靠涂料自身的厚度和較低的導熱性能對鋼架構件起到隔熱的作用。超薄型和薄型涂料自身厚度較薄，在高溫情況下涂層會膨脹增厚來保護鋼架，避免其過熱。這兩種類型適和隱蔽結構、裸露的鋼梁和斜撐等鋼架構件使用。

2）混凝土澆砌筑法：

現澆混凝土在作外包結構時，在鋼架結構上可以現澆成型，也可運用噴涂法。還可以用鋼筋或者鋼絲網來加強，以提高外殼的強度并限制其產生裂縫，更可在施工時將鋼架表面涂上砂漿來保護其結構。外包層也可用輕混凝土材料做預制板，使用釘子、螺栓和膠粘劑來進行固定。此方法適用于無保護面板和易碰撞的鋼架的防火保護。

3）充填水法：

在空心鋼架構件中充填水也是一個抵御火災的好方法，能使鋼架結構在發生火災時延長其耐高溫。水在鋼架構件中循環，被加熱的水可以經冷卻進行循環，或者引入冷水來代替過熱的水。此辦法只適用保護空心鋼架構件。

4）箱式包裹法：

使用防火的無機板材給大型鋼架構件進行包裹，包裹板的厚度可根據所需耐火性能的大小而定。此辦法的優點是：施工簡單、包裹面平整光滑、低損耗、施工時間短、不易老化、成本低等。

5）復合法：

用防火涂料或者柔軟的氈狀隔熱材料作鋼板的第一層，外面罩上一層防火薄板。此辦法一般只用于需要黏貼柔軟的氈狀隔熱材料或這涂敷厚質的防火涂料鋼架。

在實際中，由于工程造價、施工工藝、大跨度結構承載能力較低等因素，即便使用了防火材料，大跨度、大空間鋼架結構廠房的耐火等級一般也難達到二級（耐火級限應達到柱 2.5h，梁 1.5h）。

2 鋼架結構廠房要進行分區處理

1）用防火墻來進行防火分隔：因為施工工藝的要求，成套設備的生產線不可能讓防火墻把房子分成兩半，這樣會阻斷連貫的生產線設備，很不利于材料、半成品和成品的運輸，更不利于管理。

2）用防火卷簾來進行防火分區：防火卷簾和防火門，在大跨度的鋼架廠房面前，也不適用。例如某刨花板的車間，單跨長度約 36 米，定制這樣的大跨度防火卷簾有些困難，就算制造了這種卷簾，由于跨度大，在收放中難以控制，很容易在收放時卡住，且且成本又高，設計施工時很少運用。

3）用自動噴水的設施滅火和防火分區的聯系：在整個車間中安裝自動噴水的滅火裝置，可以讓防火分區的面積在允許的范圍內增加近一倍，還滿足了規定的要求。這就需要我們滿足兩個要求：（1）單層鋼架結構廠房的高度一般都超過了 8米，根據《自動噴水滅火系統設計規范》中說道超過了 8米 的廠房，安閉式噴頭的滅火能力差。（2）有些丙類三級單層鋼架廠房的面積有 9000平方米，根據需要要分成三個分區，如果全車間都安裝自噴系統，則防火分區所允許的面積盡管擴大了一倍，但還是不夠。4）安裝水幕帶來進行防火分隔：安裝一條防火的水幕帶，區域寬約 5米，流量約每秒流2立方米，不像防火墻那樣需要要把車間分為兩半，也不像大跨度的防火卷簾那樣麻煩，在理論上講多大跨度都沒有問題。但是，卻有兩大問題：（1）用水量過大，建水池成本高。如果按跨度 36米 計算，火災持續時間按 3小時 算，單獨一條水幕的儲水量就需要 778立方米，還不算室內外消火栓所需的儲水水量。（2）水幕工作時，大量的水傾瀉而下，昂貴的設備由于沒有及時關閉可能造成損壞，就算設備及時關閉，經過水的浸泡也可能降低設備的使用壽命。

結語

從上面我們看出，因為鋼架結構廠房耐火的等級比較低，相對應可允許的防火分區面積也較低，但是現代的工業廠房要如何大跨度、大空間的進行設計，怎樣才能解決這個問題，筆者認為在防火分區問題的處理上要尋找新的方法，研制出更實用、有效的防火涂料來提高鋼架結構廠房的耐火等級，這才是一個更為直接、有效的方法。

參考文獻

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