鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)和保護(hù)策略探究

張祥偉 崔均鋒

鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)和保護(hù)策略探究

張祥偉 崔均鋒

在工業(yè)廠房、住宅建筑工程施工建設(shè)過程中，常會用到鋼結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)建筑防火、耐火保護(hù)設(shè)計(jì)非常重要，本文將對此進(jìn)行研究，并在此基礎(chǔ)上談一下筆者的觀點(diǎn)和認(rèn)識，僅供參考。

防護(hù)設(shè)計(jì)；鋼結(jié)構(gòu)建筑；保護(hù)策略；研究

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)要點(diǎn)

一防火設(shè)計(jì)之初，應(yīng)當(dāng)全面了解其施工建設(shè)工藝流程、成品半成品以及原材料等，基于對未來可能出現(xiàn)建設(shè)的潔凈車間高危險(xiǎn)等級考慮，還應(yīng)當(dāng)避免遺留后續(xù)問題。目前鋼結(jié)構(gòu)防火與保護(hù)時(shí)間，都是嚴(yán)格按照建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范等規(guī)定，對鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件的耐火極進(jìn)行確定的。①對鋼構(gòu)件耐火保護(hù)，以確?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)溫度不會超過臨界點(diǎn)，而且結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的穩(wěn)定性不受嚴(yán)重影響；②對鋼結(jié)構(gòu)廠房內(nèi)進(jìn)行防火分區(qū)，以免火勢向其他地區(qū)蔓延。利用防火墻將鋼結(jié)構(gòu)廠房分隔，存在著一定的不可行性。這主要是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)廠房的大空間分割，會影響內(nèi)部空間的通透度；從工藝要求來看，施工應(yīng)用保持連續(xù)性，而且廠房內(nèi)的組織工作不能中斷。基于生產(chǎn)管理的視角來看，很多建設(shè)方不會接受該種設(shè)計(jì)方案。對此，筆者建議利用防火門或者防火卷簾，對防火分區(qū)進(jìn)行劃分。

同時(shí)，在鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)過程中，還可采用自動噴水滅火設(shè)施對防火分區(qū)進(jìn)行劃分，設(shè)置自動噴水滅火裝置，每一層的最大防火分區(qū)面積至少增加一倍。第一以自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范為基礎(chǔ)，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。鋼結(jié)構(gòu)建筑高度超過8m者，自動噴水滅火系統(tǒng)將失去了意義。實(shí)踐中，如果沒有特殊的工藝要求，則應(yīng)當(dāng)盡可能對防火分區(qū)進(jìn)行劃分，這對減少火災(zāi)的蔓延非常有利，而且為火災(zāi)發(fā)生時(shí)的人員及時(shí)疏散以及火災(zāi)撲救，提供了非常有利的條件。對于防火分區(qū)而言，應(yīng)當(dāng)以分隔局部堆放大量的易燃可燃物等部位作為重點(diǎn)，并且根據(jù)火勢情況及其蔓延趨勢，對應(yīng)選擇防火墻、水幕以及防火卷簾等進(jìn)行分隔。其中，水幕可在一定程度上起到防火墻的作用，并且利用獨(dú)立的水幕作為防火分隔，效果非常的好。對于防火水幕帶而言，建議選擇噴霧型噴頭或者雨淋式水幕噴頭。一般而言，水幕噴頭排列至少三排，水幕的寬度至少5m，流量在2L/（s-m）以上。從應(yīng)用實(shí)踐來看，該種分隔方式比較靈活，理論上來講跨度再大均可。正常情況下，一旦發(fā)生火災(zāi)并需防火分隔，即可立即有效的將其分隔開來。然而，將獨(dú)立的水幕作為防火分隔解決方案，需水量非常的大，而且廠房中火災(zāi)開始時(shí)表現(xiàn)出局部性特點(diǎn)，只需若干個(gè)滅火器即可應(yīng)對之。在此過程中，應(yīng)當(dāng)對水幕啟動時(shí)機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格控制，以免出現(xiàn)誤動。筆者建議，在設(shè)計(jì)過程中，采用人工方式啟動。實(shí)踐中可以看到，因填充材料具有可燃性特點(diǎn)，聚氨酯以及聚苯乙烯等建材耐火性相對較差，采用該建筑火災(zāi)荷載可提高9～30%。在低等級鋼結(jié)構(gòu)廠房中，需嚴(yán)格控制以及改造火災(zāi)危險(xiǎn)性用途。

目前多數(shù)鋼結(jié)構(gòu)廠房采用的是自然通風(fēng)排煙模式，較之于機(jī)械排煙模式，有其自身的優(yōu)點(diǎn)。易溶性排煙窗在現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)建筑中的應(yīng)用比較適合，在滿足自然采光條件下，可起到有效排煙作用。自然條件下，風(fēng)速越小，火源上方頂部位置的排煙就越快。基于此，在鋼結(jié)構(gòu)建筑中建議考慮在適當(dāng)?shù)奈恢貌荚O(shè)天窗，或者在墻壁上布設(shè)更多的通風(fēng)口。火場破拆排煙過程中，應(yīng)當(dāng)破拆上風(fēng)向的門窗和墻壁，使其快速的排煙，減緩火勢蔓延。

2 以鋼結(jié)構(gòu)建筑防火保護(hù)方法

2.1 截流法

截?cái)嘁蚧馂?zāi)發(fā)生而產(chǎn)生的熱流量向構(gòu)件傳輸，使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件在一定的時(shí)間范圍內(nèi)溫度勝過不超過臨界溫度。具體而言，就是在鋼結(jié)構(gòu)表面布設(shè)保護(hù)材料，一旦發(fā)生火災(zāi)，先將高溫傳給保護(hù)材料，然后再傳給鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件。設(shè)計(jì)過程中，所選材料具有較強(qiáng)的熱容性，可以有效阻滯熱流向鋼結(jié)構(gòu)傳輸，起到很好的保護(hù)作用。該種方法，又包括噴涂法、屏蔽法以及包封法和水噴淋法，具體分析如下：①噴涂法：對于噴涂法而言，其主要是利用噴涂機(jī)具把防火涂料噴于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面上，從而形成保護(hù)層。從實(shí)踐來看，該種防火保護(hù)方法適用范圍比較廣泛，在任何鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件保護(hù)過程中均可應(yīng)用；②包封法：該種方法是在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的表面做一層耐火保護(hù)層，然后將構(gòu)件有效的包封在里面；③屏蔽法：該方法是將鋼結(jié)構(gòu)包藏于墻體或者吊頂中，在鋼梁、屋架下作耐火吊頂。一旦發(fā)生火災(zāi)，鋼梁、屋架溫度升高延緩，這在很大程度上可以有效提高鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建的耐火能力。值得一提的是，該種方法可以增加鋼結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)美觀度，但吊頂位置的接縫以及孔洞處處，一定要嚴(yán)密，以免出現(xiàn)竄火現(xiàn)象；④水噴淋法：該種方法在鋼結(jié)構(gòu)頂部位置布設(shè)噴淋供水管網(wǎng)，一旦發(fā)生火災(zāi)，就會自動啟動噴水裝置，并在鋼結(jié)構(gòu)建筑構(gòu)件表面形成連續(xù)流動水噴，起到有效的耐火保護(hù)作用。

2.2 疏導(dǎo)法

較之于截流法，疏導(dǎo)法有其差別。疏導(dǎo)法應(yīng)用條件下，可將熱量傳至鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件之上，并將熱量帶走；改造方法的應(yīng)用，可使鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件溫度不會升高至臨界溫度，保護(hù)作用得以體現(xiàn)。疏導(dǎo)法是一種充水冷卻型保護(hù)方法，比如美國匹茲堡的鋼鐵公司大廈，就利用了疏導(dǎo)法，在空心封閉截面中充滿水，一旦發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)建將從火場吸收的熱量傳輸給水，通過水蒸發(fā)將熱量帶走。從理論上來講，該種方法可以很好地起到保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的效果。該方法應(yīng)用過程中，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件類似于盛滿水被加熱的一種容器，只要充滿了水，而且水位達(dá)標(biāo)，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件所吸收的熱量即可不斷被帶走。冷卻水通過高位水箱補(bǔ)充，水蒸氣從排氣口中排出。如果鋼結(jié)構(gòu)柱的高度過高，則可將其分成若干個(gè)循環(huán)系統(tǒng)，以免柱底水壓過大；為了有效防止水結(jié)冰、銹蝕，可在水中適當(dāng)添加一些阻銹劑或者防凍劑等。水冷卻不僅可以單根柱自成一個(gè)系統(tǒng)，而且也可以多根柱相互聯(lián)通。其中，前者主要是靠水蒸發(fā)來散熱，而后者不僅可以蒸發(fā)散熱，而且還可借水溫差形成一個(gè)循環(huán)，將熱量導(dǎo)入溫度相對較低的結(jié)構(gòu)柱之中。

2.3 涂防火涂料

鋼結(jié)構(gòu)建筑防火涂料，主要有超薄型、薄型以及厚型和礦物棉類的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。具體有以下應(yīng)用要求：防火涂料具有難燃燒性，使鋼結(jié)構(gòu)與空氣之間不接觸，以免基材著火燃燒；當(dāng)防火涂料遇火時(shí)，就會受熱分解，然后釋放出不燃燒的氣體，并將基材因受熱分解而釋放的易燃?xì)怏w、空氣內(nèi)的氧氣沖淡，這有利于抑制燃燒。燃燒被視為一種游離基造成的連鎖反應(yīng)，含氨和磷的涂料受熱分解以后，釋放出活性自由基團(tuán)，結(jié)合有機(jī)自由基以后，通過中斷連鎖反應(yīng)，可使燃燒速度降低。

3 結(jié)束語

總而言之，鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)過程中，主要以避免或降低火災(zāi)發(fā)生率、減少經(jīng)濟(jì)損失和避免人員傷亡為目的。鋼結(jié)構(gòu)建筑防火設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)立足實(shí)際，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的實(shí)際情況以及施工建設(shè)要求，全面把握和考慮實(shí)踐中存在的問題與要素，只有這樣設(shè)計(jì)出來的鋼結(jié)構(gòu)建筑防火和保護(hù)方案才更有針對性和實(shí)效性。

TU391

A

1004-7344（2016）21-0322-01

2016-7-8