淺談鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)

趙保興

（山西五建集團(tuán)有限公司，山西太原 030013）

0 前言

當(dāng)前建筑行業(yè)開(kāi)始廣泛采用鋼結(jié)構(gòu)，作為現(xiàn)代建筑的重要形式，鋼結(jié)構(gòu)的抗震性能良好且重量較輕、強(qiáng)度高，可以充分保證建筑工程質(zhì)量。但其使用期間耐火性較差的特點(diǎn)也十分明顯。本文據(jù)此分析了鋼結(jié)構(gòu)施工中的防火保護(hù)措施，為此后鋼結(jié)構(gòu)的整體使用以及火災(zāi)隱患的整改工作提供參考。

1 鋼結(jié)構(gòu)防火性能

鋼結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能較差，耐火極限較低，發(fā)生火災(zāi)20min之內(nèi)便會(huì)出現(xiàn)倒塌的危險(xiǎn)。具體而言，鋼結(jié)構(gòu)防火性能較差，表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①鋼結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)較低，鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在晶體組織，對(duì)溫度比較敏感，溫度的變化均會(huì)影響鋼結(jié)構(gòu)性能，會(huì)隨著溫度的升高，鋼材強(qiáng)度降低，變形增大。根據(jù)建筑防火規(guī)范，建筑物耐火分為四個(gè)等級(jí)，其中未進(jìn)行防火保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)耐火等級(jí)僅為四級(jí)，無(wú)法滿足火災(zāi)情況下建筑的使用要求。對(duì)此，相關(guān)設(shè)計(jì)單位，根據(jù)防火規(guī)范、建筑、構(gòu)筑物耐火等級(jí)要求，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)、施工，確保耐火等級(jí)達(dá)到規(guī)范要求。②鋼結(jié)構(gòu)遇到高溫極易發(fā)生變形問(wèn)題，以致倒塌。鋼屬于含碳量低于2%的鐵碳合金，含碳量大于2%時(shí)為鑄鐵。而鋼材強(qiáng)度的主要影響因素便是碳，提高含碳量可以提升鋼材的強(qiáng)度，但也會(huì)隨之降低其冷彎性能、塑性以及韌性等特性。鋼材的耐火性較差，沒(méi)有防火保護(hù)要求，遠(yuǎn)低于鋼筋混凝土與磚石，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，強(qiáng)度會(huì)迅速下降，當(dāng)溫度在150℃以?xún)?nèi)時(shí)，鋼材自身性能沒(méi)有發(fā)生較大變化，但當(dāng)溫度在430～540℃時(shí)，鋼材的強(qiáng)度會(huì)迅速下降，當(dāng)溫度超過(guò)600℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度已經(jīng)很低，甚至無(wú)法承擔(dān)建筑載荷，導(dǎo)致建筑物發(fā)生變形與倒塌問(wèn)題。一般火場(chǎng)的溫度會(huì)迅速達(dá)到800～1000℃，在這樣的高溫環(huán)境下，鋼結(jié)構(gòu)很快便會(huì)發(fā)生塑性變形問(wèn)題，無(wú)法保證建筑安全性。

2 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施

2.1 用防火板裝飾保護(hù)

在鋼結(jié)構(gòu)防火過(guò)程中，施工人員根據(jù)防火設(shè)計(jì)要求，按照?qǐng)D紙采用的材料進(jìn)行防火裝飾保護(hù)，利用無(wú)機(jī)防火板材包裹大型鋼構(gòu)件，比如硅酸鈣隔熱板、石膏板等，此種方法施工流程比較簡(jiǎn)單，節(jié)省成本，且可以保證裝修面的平整度與光滑度，無(wú)環(huán)境污染，屬于鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的新發(fā)展方向，具備十分廣闊的推廣前景。

2.2 涂刷防火涂料

為了提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，設(shè)計(jì)采用噴涂防火涂料方法，當(dāng)前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要被分為無(wú)機(jī)厚涂型以及有機(jī)薄涂型兩種類(lèi)型，兩者具備不同特點(diǎn)，應(yīng)結(jié)合建筑物防火要求進(jìn)行使用。在選擇鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時(shí)，工作人員應(yīng)遵循以下原則，當(dāng)室內(nèi)裸露鋼結(jié)構(gòu)，且存在裝飾要求，耐火極限在1.5h以下時(shí)，應(yīng)選擇薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)隱蔽，高層全鋼，且耐火極限在1.5h以上時(shí)，應(yīng)選擇厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。露天鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合室外特點(diǎn)合理選擇防火涂料，但鋼結(jié)構(gòu)的防火涂料不得使用含有石棉的結(jié)構(gòu)，不得使用苯類(lèi)溶劑，保證在施工后不存在刺激性氣味，并在預(yù)定的使用期限內(nèi)達(dá)到預(yù)期的涂層厚度，不腐蝕鋼材。在鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工時(shí)，工作人員應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)不同構(gòu)件耐火極限的要求，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)選定涂層厚度。在選擇薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時(shí)，應(yīng)保證鋼材與涂層之間粘結(jié)牢固，無(wú)空鼓與脫層問(wèn)題。且涂層厚度應(yīng)符合耐火極限的設(shè)計(jì)要求，保證外觀的平整光滑，顏色均勻，不存在凹陷與松散情況，即便存在個(gè)別裂縫，且寬度也應(yīng)不大于0.5mm。在在選擇厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時(shí)，鋼材與涂層之間應(yīng)粘結(jié)牢固，不存在空鼓與脫層問(wèn)題，且涂層厚度的80%以上均應(yīng)滿足耐火極限的設(shè)計(jì)要求，最薄處厚度不得低于設(shè)計(jì)厚度的85%。除此之外，涂層應(yīng)保持輪廓清晰、顏色均勻，外觀平整光滑，不存在凹陷與松散問(wèn)題。

通過(guò)使用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料可以保證鋼結(jié)構(gòu)不直接暴露在火焰中，涂層吸收的物質(zhì)可以分解為水蒸氣，消耗熱量，杜絕火勢(shì)蔓延。且涂層本身為多孔輕質(zhì)型，在受熱后會(huì)碳化為泡沫，阻礙了熱量的進(jìn)一步蔓延。

2.3 用混凝土包裹鋼結(jié)構(gòu)

在鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)時(shí)也可以采用混凝土外包方法，可以利用噴涂工藝也可以在鋼結(jié)構(gòu)上澆筑成型。現(xiàn)澆的混凝土作為外包層時(shí)，一般利用鋼筋或型鋼進(jìn)行加強(qiáng)，通過(guò)限制裂縫保證鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，或者可以在施工現(xiàn)場(chǎng)將砂漿涂抹至鋼結(jié)構(gòu)表面，形成保護(hù)層。外包層可以利用石膏、石棉水泥、輕質(zhì)混凝土等制作為預(yù)制板，利用螺栓或膠黏劑固定在鋼結(jié)構(gòu)上，確保鋼結(jié)構(gòu)耐沖擊。

2.4 設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用至高層建筑、民用建筑、工業(yè)廠房中，且在不同的建筑內(nèi)，由于起火位置的不同。對(duì)此，施工人員應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)的使用特點(diǎn)確定火災(zāi)的防護(hù)要求，根據(jù)火災(zāi)危害性設(shè)置相應(yīng)的防火分隔。最為關(guān)鍵的是，應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、自動(dòng)滅火以及防煙排煙等設(shè)備：①設(shè)置火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，包括報(bào)警控制器、探測(cè)器等組成部分，可以根據(jù)探測(cè)的火災(zāi)參數(shù)明確火災(zāi)程度。在設(shè)計(jì)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)時(shí)，利用報(bào)警區(qū)域?qū)S房?jī)?nèi)的防火分區(qū)與自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)連接起來(lái)。同時(shí)，在系統(tǒng)布線時(shí)，還應(yīng)充分結(jié)合廠房的防火分區(qū)、布局、探測(cè)器位置以及結(jié)構(gòu)特征等因素，保證可行性與合理性。鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在較多的的電纜與橋架，在布線時(shí)應(yīng)保證簡(jiǎn)捷安全，盡量不與其他管線進(jìn)行跨越，減少節(jié)點(diǎn)支路數(shù)量，避開(kāi)環(huán)境惡劣的區(qū)域。受各種電磁干擾信號(hào)的影響，鋼結(jié)構(gòu)的報(bào)警系統(tǒng)還應(yīng)選擇屏蔽電纜，做好金屬管的保護(hù)工作。同時(shí)，發(fā)生火災(zāi)后，為了保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，進(jìn)一步減少損失，還應(yīng)做好煙氣的控制工作，因此在選擇報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)器時(shí)，一般包括感煙探測(cè)器、感溫探測(cè)器、可燃?xì)怏w防爆探測(cè)器以及短路隔離器等。消防用電線路主要是電磁感應(yīng)信號(hào)的傳送，不應(yīng)設(shè)置在受電磁干擾的場(chǎng)所。②設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，合理設(shè)計(jì)噴水強(qiáng)度、作用面積、噴頭保護(hù)面積等參數(shù)，并安裝水源管網(wǎng)，在發(fā)生火災(zāi)時(shí)能通過(guò)高位消消水箱及噴頭爆裂啟動(dòng)消防水泵。且消防泵應(yīng)安裝直接啟動(dòng)裝置，配備壓力開(kāi)關(guān)與按鈕開(kāi)關(guān)，型號(hào)應(yīng)根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果選擇，泵的流量不得小于設(shè)計(jì)供水量，揚(yáng)程滿足最不利點(diǎn)噴頭的壓力要求。

2.5 其他措施

①冷卻法，在燃燒物上直接噴射滅火劑，降低燃燒物溫度。當(dāng)溫度降低至燃點(diǎn)之下時(shí)，便可以阻止燃燒。或者在火源附近的可燃物上直接噴灑滅火劑，降低溫度，以防因輻射導(dǎo)致起火問(wèn)題。冷卻法屬于主要的滅火方法，主要采用二氧化碳與水進(jìn)行降溫。②隔離法，將可燃物與著火的地方隔離，燃燒因缺少可燃物而停止。實(shí)際應(yīng)用中，可以將著火物移至安全的地方，或者關(guān)閉液體管道閥門(mén)、可燃?xì)怏w以及液體管道閥門(mén)等，避免可燃物體進(jìn)入燃燒區(qū)域，或者拆除著火物相鄰的建筑物。③窒息法，阻止空氣流進(jìn)入燃燒區(qū)域，或者利用不燃燒的物質(zhì)沖淡空氣，降低氧氣濃度，熄滅著火物。實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在燃燒物上覆蓋濕麻袋、濕棉被、濕毛巾被、泡沫等不燃火難燃物質(zhì)。或者封閉起火的建筑與設(shè)備門(mén)窗。④抑制法，利用含氟等化學(xué)滅火劑噴向火焰，達(dá)到滅火的目的。⑤氣體防火系統(tǒng)，選擇七氟丙烷等潔凈氣體，惰性氣體在釋放中不會(huì)危害人體，占地面積小，且滅火效率高。

3 結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)自身抗震性能良好，且重量較輕，屬于綠色環(huán)保產(chǎn)品。目前我國(guó)鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)總量較大，鋼結(jié)構(gòu)具備良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。對(duì)此，設(shè)計(jì)單位從設(shè)計(jì)方面采取多種措施提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火等級(jí)，以切實(shí)提升其建筑耐火性，提升建筑工程的施工質(zhì)量。