建筑鋼結構抵抗火災風險的設計

許寶勤

（浙江東發環保工程有限公司，浙江 杭州 211202）

建筑鋼結構抵抗火災風險的設計

許寶勤

（浙江東發環保工程有限公司，浙江 杭州 211202）

由于鋼結構自身的抗火災風險性能較差，本文針對防火設計的重要性及其相關措施進行簡要概述，并且還著重介紹了在涂料方面的鋼結構抗火災風險設計。

建筑鋼機構；抗火災設計

我們都知道，鋼材料自身具有污染小、工期短、韌性好以及重量輕等優點。隨著建筑行業的迅速發展，對鋼建材的需求也日益加大，為了適應時代的進步，對建筑業的發展提出了更高、更廣的設計要求，同時鋼材料也得到了更加廣泛的使用。但是由于鋼材料自身具有的一些缺點，如抗火性差等也對建筑業的發展帶來了一些消極影響，在建筑過程中，很多工程師僅僅考慮到鋼建材的好處，很容易忽視鋼結構的抗火災風險設計，對建筑物的使用造成了很多不安全因素。

1 抗火災風險設計的重要性

鋼建材承受的溫度一旦達到450℃，就會喪失其承重能力，會造成鋼材的彎曲、變形，不能夠繼續使用。如果對鋼建材沒有進行保護措施，那么它最多能耐火15min左右。因此采取有效、安全的抗火災措施，對于減少對鋼建材的損害有重要意義，還能夠適當地延長鋼建材的耐火極限，為滅火和人員營救爭取時間，可以在很大程度上減少財產損失和人員傷亡。

在建筑過程中針對鋼結構的應用，很多工程師往往都會忽視其中的防火設計，對其重要性沒有深刻的了解，這種現象嚴重影響到設計的可靠性以及安全性，國家相關政策對鋼結構的隔熱以及防護等方面已做出明確的規定，工程師應該嚴格遵守相關標準，落實建筑中鋼結構的抗火災設計。

2 抗火災的保護措施

要在鋼結構的使用中實現良好的抗火災性能，就必須要對行業中的抗火災常用方法進行充分的了解，才能在設計過程中得心應手，做到胸有成竹。關于鋼結構的抗火災風險措施具有多種多樣性，根據其施工成本、可靠性、防護材料以及建筑要求、防護部位等相關因素運用不同的方法，實際可行的抗火災措施主要有水噴淋方法、屏蔽法、保護層法以及涂料法等。

水噴淋的方法就是在結構的頂部設置噴淋供水設備，在發生火災時自動往鋼結構上噴水，從而降低鋼結構的表面溫度，但是該措施可以應用的部位有限，只能作為輔助措施使用。屏蔽的方法主要是利用建筑中的防火吊頂阻礙熱量的傳遞，降低鋼結構的升溫速度，但是這種方法的建筑成本很高，并且所占用的建筑空間較大，在銜接處很容易造成竄火。保護層的方法主要是通過外部包裝提高其耐火性能，一般情況下都是使用防火板或混凝土等特殊材料，但是此種方式容易受到鋼材料自身形狀以及所處部位的影響，只能在鋼柱和鋼梁上使用，并且建筑的成本比較高。涂料法是一種比較簡便的方法，通過噴涂抗火的涂料，避免鋼材與大火直接接觸，產生隔離的效果，這種涂料在遇到高溫時，會吸熱分解出不易燃燒的氣體和水蒸汽，達到消耗熱量的目的，它不受部位和形狀的影響，使用的最為廣泛，根據相關統計，90%的鋼結構中都使用著防火涂料，對實現鋼材料的抗火災風險起到重要作用。

這些方法雖然在防火形式上不盡相同，但是其防火的原理是有相似之處的，主要是通過某種手段阻礙火災產生的熱量傳輸到鋼材料上，降低鋼材料的升溫速度，從而發揮到保護作用。

3 建筑中鋼結構的防火設計

由于在建筑行業使用較為廣泛的就是涂料法，因此本文主要針對抗火災風險的涂料設計進行探討。

3.1 確定鋼材料的耐火極限

工程師應該按照建筑物的層數、類別、重要性以及功能等方面的因素對建筑物的抗火性能進行等級分層，根據《高層民用建筑設計防火規范》以及《建筑設計防火規范》中規定的相關標準，確定了不同等級耐火性能的耐火時限，一級中鋼柱3h，鋼梁2h，屋頂以及樓板中的承重鋼材料1.5h；二級中鋼柱2.5h，鋼梁1.5h，屋頂以及樓板中的承重鋼材料1h；三級中鋼柱2h，鋼梁1h，屋頂以及樓板中的承重鋼材料0.5h；四級中鋼柱0.5h，鋼梁0.5h，而對屋頂以及樓板中的承重鋼材料的耐火時限沒有要求。

3.2 合理選擇防火涂料的厚度

根據目前建筑行業中對防火涂料的應用，主要有厚涂型、薄型以及超薄型，工程師根據不同部位的不同要求，合理選擇防火涂料的厚度。其中厚涂型的厚度大約在8～50mm，其附著性較差，需要在表面進行裝飾隔護，耐火的極限在90～180min，在市場中應用比例是20%左右；而薄型以及超薄型主要特點是附著性強，可以有不同的顏色，有裝飾的作用，薄型的厚度在2～7mm，適用于屋頂以及樓頂部位，在市場中的應用比例是10%左右。而超薄型的厚度在3～5mm，在鋼梁以及鋼柱中廣泛使用，在市場中的應用比例在70%左右。

3.3 在鋼結構的抗火災設計中應注意的事項

在途料之前，要做好鋼結構的表面除銹工作，還應該噴涂底漆，并且確保與防火涂料不會發生化學反應；在選用防火涂料時要保證材料符合國家的相關標準，能夠達到防火目的；應該在鋼柱、鋼梁的外部通過磚等耐熱材料進行隔熱處理加以保護，并且采取厚涂型的防火涂漆方法，確保耐火等級能夠達到一級要求，注意在銜接部位加強保護；在房頂的鋼結構中，為了方便進行噴涂，應該采用實腹式的截面，而不應該采用雙槽鋼組合或者雙腳鋼帶有節點的截面；在室內比較隱蔽的鋼結構中，較多采用的是多層廠房式的鋼結構或者高層的全鋼結構，也要采用厚涂型的方法，并且按照其相關規定，耐火極限最低應該達到兩個小時。

4 結語

最近幾年，建筑物的火災事故頻繁發生，這些教訓反復地警示建筑企業應提高鋼建材的抗火災風險意識。進一步總結經驗教訓，更加客觀、準確的體會到建筑物鋼結構抗火災的重要性，加強對抗火災風險設計的管理，并在建筑中相互提醒、相互監督。

建筑鋼結構的抗火災設計是項目施工中的重要環節，其工作成果將會直接影響到建筑物在使用過程中的可靠性以及安全性，這就要求設計人員要對建筑物特點進行充分的了解，要熟練掌握建筑物防火措施的相關原理，在這個基礎上實現高效的鋼結構防火設計。

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TU391

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1671-3362（2013）07-0043-01