鋼結構住宅防火技術探析

張春艷

摘 要：近年來，廠房、倉庫、體育館、展覽館、超市、住宅等大型建筑應用輕鋼結構越來越廣泛，超高層鋼結構和大跨度結構建筑也應運而生。通常人們認為鋼結構建筑物既堅固又無火災之慮，但是，鋼結構在防火方面卻存在很大的缺陷，其實鋼結構建筑的耐火極限十分低，當火災發(fā)生時，隨著溫度的上升鋼材的強度會急劇下降。據理論計算，在全負荷情況下，使鋼結構失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為500左右，而一般火場溫度達到800～1000鋼結構防火保護措施及選擇原則。鋼結構防火保護措施及選擇原則，在這樣高的溫度下，裸露的鋼結構會很快出現塑性變形，產生局部破壞，造成鋼結構整體倒塌失效，而且破壞后的鋼結構很難修復，國內外有關這方面的火災教訓是極其深刻的。

關鍵詞：鋼結構；住宅建筑；防火技術

1 引言

目前國內民用建筑越來越多的采用鋼結構為主體結構，鋼結構民用住宅也正在蓬勃發(fā)展，其中卻隱藏著許多的安全隱患，以火災最為普遍也最具危害性。本文介紹了鋼結構住宅的消防安全問題，并給出了鋼結構住宅防火的技術措施。

2 鋼結構建筑的特點

2.1 材料的強度高，塑性和韌性好

鋼材和其它建筑材料諸如混凝土、磚石和木材相比.強度要高得多。因此，特別適用于跨度大或荷載很大的構件和結構。鋼材還具塑性和韌性好的特點：塑性好，結構在一般條件下不會因超載而突然斷裂；韌性好，結構對動力荷載的適應性強。良好的吸能性和延性還使鋼結構具有優(yōu)越的抗震性能。另一方面，由于鋼材的強度高，做成的構件截面小而壁薄，受壓時需要滿足穩(wěn)定的要求，強度有時不能充分發(fā)揮。

2.2 有利合理布置功能區(qū)間

在居住建筑中，建筑師和居民一直希望能夠有大跨的無豎向結構的空間，這樣，可以根據需求進行靈活隔斷，使室內布置呈多樣化。傳統(tǒng)住宅由于所用材料的性質，限制了空間布置的自由。鋼結構住宅可以利用鋼材強度高的特點，采用大開間柱網布置，使建筑平面分隔靈活，可以利用非承重墻體靈活分隔室內空間，形成開放式住宅。同時，利用鋼結構連接簡單的特點，在垂直平面內比傳統(tǒng)結構能更好地應用錯層、躍層結構。由于鋼結構住宅的構件截面尺寸小，可以增加使用面積，提高得房率。

3 鋼結構住宅的防火安全問題

3.1 住戶裝修對鋼結構防火保護層的破壞

商品住宅銷售給居民購房者，住戶通常會對房屋進行個性化裝修。住宅建筑如果采用鋼結構體系，即使對其采取了防火保護措施，由于入住居民缺乏這方面專業(yè)知識，不知其重要性，在裝修過程中未對其進行保護，一旦鋼結構保護層被破壞甚至剝落，往往不會進行修復，一旦發(fā)生火災，會影響到建筑主體結構安全，造成生命財產損失.

3.2 消防設施相對缺乏

對于其他民用建筑的消防設施，如消防報警系統(tǒng)、自動噴淋系統(tǒng)，國家防火規(guī)范都有比較明確的要求。住宅建筑長期以來作為量大面廣的經濟類建筑，造價、投資標準較低，除高度超過100米的超高層住宅和屬于一類高層建筑的高級住宅的居住用房應設置自動噴水滅火系統(tǒng)外，其它類型的多、高層住宅均只須消火栓系統(tǒng)。由此可見，如同樣采用鋼結構體系的民用建筑，住宅建筑由于規(guī)范沒有要求設置自動噴水滅火系統(tǒng)，其消防安全系數相對來說就比較低。

4 鋼結構住宅的實用防火技術

4.1 采用外包層

包括所有以包覆法保護鋼結構構件以抵御火災的材料和方法。細分有實體外包和板材外包。最常用的實體外包法是將現澆混凝土澆灌于臨時模板中以封閉鋼柱鋼梁。另外也可以用各種不燃砌塊砌筑在鋼材周圍，還可以采用防火板外包等方式。

防火板作為鋼結構直接包敷保護法的一種，此種鋼結構防火方法早已在建筑工程中應用。早期使用的防火保護板材主要有蛭石混凝土板、珍珠巖板、石棉水泥板和石膏板，還有的是采用預制混凝土定型套管。板材通過水泥砂漿灌縫、抹灰與鋼構件固定，或以合成樹脂粘結，也可采用釘子或螺絲固定。這些傳統(tǒng)的防火板材雖能在一定程度上提高鋼結構的耐火時間，但其施工周期長，在結構造型及接縫處理上存在著明顯的不足。由此人們只好把重點投向防火涂料，板材保護因而發(fā)展緩慢。

4.2 水冷卻法

包括注水和淋水兩種方法。

為了控制鋼結構的溫度，水冷卻注水法的主要實現方法是在內部中空的鋼柱內進行注水，并與上部的冷卻水水箱連同，形成一個可以內部循環(huán)的冷卻封閉系統(tǒng)。當外界發(fā)生火災而導致鋼結構溫度升高的時候，鋼結構和內部的冷卻水會進行一個能量交換，兩者之間存在一個溫度的傳遞。然后鋼柱內的冷卻水由于溫度的升高，隨即和上部冷卻水水箱中的水進行熱量交換，這樣就形成了一個冷卻水的循環(huán)，隨著循環(huán)的進行，不斷帶走鋼結構上面的溫度。

而水淋冷卻法是在鋼結構上部布置自動噴淋系統(tǒng)，發(fā)生火災時，啟動噴淋在鋼結構表面形成一層連續(xù)的水膜，達到保護作用。

4.3 采用防火涂料

防火涂料是一種功能性的涂料，除具有一般涂料的防護和裝飾功能以外，還具有防火的特殊功能。

鋼結構防火涂料刷涂或噴涂在鋼結構表面，起防火隔熱作用，防止鋼材在火災中迅速升溫而降低強度，避免鋼結構失去支撐能力而導致建筑特垮塌。防火涂料分為厚型鋼結構防火涂料、薄型鋼結構防火涂料、超薄型鋼結構防火涂料三種。以下一一介紹：

（1）厚型鋼結構防火涂料厚型鋼結構防火涂料是指涂層厚度為8～50㎜的防火涂料，耐火極限一般為0.5h～3h。發(fā)生火災時，涂層布產生膨脹，而是依靠本身的低導熱性、不燃性阻隔熱量，使鋼結構升溫速度延緩，以保護構件性能強度不被損壞。目前國內厚型鋼結構防火涂層的使用十分普遍，在其防火涂層完整未損壞的情況下，防火效果一般不會隨著時間的推移而流失。

（2）薄型鋼結構防火涂料，薄型鋼結構防火涂料指的是厚度在2㎜～7㎜之間的防火涂層，該涂料對水性聚合物的性能有很高要求，一般要求其對于鋼材具有良好的附著性、耐水性和耐久性。耐火極限一般在2小時左右，與厚型鋼結構涂料相比具有較好的裝飾性能，但是由于性能弱于超薄型防火涂料，因此，在超薄型防火涂料出現之后，它的市場份額逐漸被取代。

（3）超薄型鋼結構防火涂料，該類防火涂料弧度小于3㎜，一般為溶劑型，具有黏結性強、流動性好、耐水性強、裝飾性好等優(yōu)越性，在火災發(fā)生時，高溫會促使其發(fā)生膨脹，從而形成堅硬致密的保護層。該保護層耐火沖擊性強，能夠有效延緩鋼材的升溫，從而保護鋼結構性能不受損壞。由于其較于厚型鋼結構防火涂料和薄型鋼結構防火涂料所具有的明顯優(yōu)勢，目前超薄型鋼結構防火涂料已經成為建筑行業(yè)普遍使用的材料和消防部門大力推廣的安全材料，是當今乃至未來社會中都很有發(fā)展前途的一類產品。

5 結語

總而言之，鋼結構在建筑施工中的應用越來越廣泛，在具體的施工過程中，要該嚴格審查建筑的重要的等級，從而選取合適的防火材料，并且要制定合理正確并且可以實行的防火標準規(guī)范，防患于未然，加強鋼結構建筑的防火力度，為鋼結構建筑的順利施工，打下堅實的基礎。

參考文獻：

[1] 孫立春.淺談建筑鋼結構的防火處理[J].牡丹江大學學報，2008（2）.

[2] 鄭涌林.關于鋼結構建筑防火[J].低溫建筑技術，2007（1）.