建筑钢结构的防火处理

建筑钢结构的防火处理（共9篇）

建筑钢结构的防火处理 篇1

钢结构是我国很多建筑工程中普遍应用的结构, 对于提升建筑工程的综合性能有着不可忽视的影响力。虽然钢材属于不易燃烧的材料, 但是当温度达到600摄氏度以上时, 钢结构如果没有做好相应的防火保护, 其稳定性就会严重下降, 导致建筑结构坍塌, 造成严重的经济损失和人员伤亡。所以, 钢结构施工企业需要不断的加强研究力度, 严格保障钢结构的防火性能。下面就对相关内容进行详细阐述。

一、钢结构防火保护方法

现阶段钢结构防火保护方法众多, 钢结构建筑施工企业可以对钢材进行防火材料涂抹, 或者是在钢材表面进行混凝土浇筑, 还可以把组成钢结构的构件设置成为空心, 空心中注入水资源进行防火保护。对于钢结构防火措施的选择需要依据工程建设的实际情况和钢结构的施工部位。提前分析防火处理后钢结构的综合性能的变化, 有利于施工工作的开展。对众多的钢结构防火措施进行深入分析发现, 钢材进行防火材料涂抹这种施工方式非常便捷, 而且施工成本较低, 防火性能较为良好, 在很多建筑工程钢结构建设中都可以应用。

二、钢结构防火涂料和防火原理及分类

(一) 钢结构防火涂料的防火原理

钢结构防火涂料的防火原理就是在钢材的表面或者在建筑物的表面涂抹一层材料, 材料具有良好的隔热和吸热性能, 从而避免高温度的火焰直接对钢材进行灼烧, 这样在钢材的表面就形成了隔热层, 提升了钢结构的耐火限度。我国对于钢结构防火涂料的研究非常重视, 现阶段已经能够满足众多建筑工程钢结构的防火需求, 这对促进我国建筑行业发展有着不可忽视的影响力。而且, 还对防火材料的涂抹技术进行了规范, 使得我国钢结构的防火性能得到稳定提升。

(二) 钢结构防火涂料的分类

钢结构防火涂料依据应用的场所不同进行分类, 可以分为两种类型, 第一种主要应用于室内, 对建筑结构中隐藏钢结构表面进行防火材料的涂抹。第二种就是用于室外钢结构表面的防火涂抹材料。二者有着很大的差异性, 室外钢结构会处于露天环境中, 与室内隐藏钢结构的防火需求不同, 因为室外会受到外界环境的影响, 高强度的阳光照射, 以及雨水的冲刷, 对于防火涂料有着很高的需求。依据防火材料的涂抹厚度进行分类, 对于厚度较薄的钢结构, 防火材料的涂抹不能超过3毫米, 主要是以溶剂型防火材料为主, 防火材料与火焰接触后会发泡形成密度较高的防火隔层, 缓解钢材温度提升的时间, 从而促进钢结构的耐火限度;对于厚度较高的钢材, 防火材料的涂抹需要超过7毫米, 并且控制在45毫米以下, 这种防火涂抹材料应用较少, 主要是在导热性较差、耐热性较高的钢材表面涂抹, 来对钢结构的构件进行保护。

三、存在的主要问题

(一) 技术层次存在的问题

首先, 需要考虑的就是耐久问题, 特别是较薄钢材防火材料的涂抹, 该种涂抹材料主要是由有机物组成的。在阳光照射、雨水冲刷等自然因素的影响下, 会导致其中的某些成分发生降解, 导致防火涂层断裂, 部分防火涂抹材料脱落, 导致钢结构的防火性能下降。其次就是检测标准存在的问题, 对于钢结构涂抹材料进行耐火性能检验时, 由于钢结构中应用的钢材构件尺寸不同, 如何确定钢构件防火材料的涂抹厚度, 现阶段还缺乏明确的规定。

(二) 生产、使用领域存在的问题

现阶段我国很多防火涂抹材料的生产企业规模较小, 企业现代化建设水平较低。对建筑市场进行深入调查发现, 目前市场流通的很多钢结构防火涂抹材料质量较差, 没有达到国家要求的标准。主要因为生产企业防火涂抹材料生产技术较差, 设备较为落后, 且防火涂抹材料的生产过程缺乏有力的监督和管理。一些建筑施工企业为了缩减工程建设成本投入, 购买一些价格低廉、质量较差的防火涂抹材料, 这对于钢结构整体防火性能造成了不良的影响。

四、消防监督管理对策

(一) 应用正确的防火涂抹材料

目前建筑市场具有的钢结构防火涂抹材料众多, 防火性能方面也有着很大的差异。建筑企业需要依据钢结构建设的用途以及实际情况, 合理、科学地选择钢结构防火涂抹材料。在钢结构防火材料使用前, 相关施工人员需要对防火材料的性能进行检验, 并在室外进行试验, 对涂抹防火材料的钢构件进行火焰灼烧, 经过一段时间后查看涂抹层以及钢结构的变化情况。一定要保障防火材料质量满足钢结构防火处理的实际需求, 还要确保防火材料在经过火焰灼烧后不会产生对人体有害的物质。只有防火性能较为良好的涂抹材料, 才能应用到工程实践中去。对于钢结构的不同区域, 需要选择不同的防火材料进行涂抹, 同时还需要考虑工程的美观性。

(二) 加强建筑市场监督力度

我国政府部门需要加强建筑市场监督力度, 避免质量较差的防火涂抹材料进入到建筑市场中。我国产品质量检验部门, 需要对众多的涂抹材料生产厂家进行审核, 对生产厂家的产品质量进行检验, 对于没有营业执照, 或者恶意生产劣质防火材料的厂家需要进行停业整顿处理。建筑企业在对涂抹材料进行采购时, 需要厂家出示防火涂料国家检验合格证书, 并且要求厂家提供产品的性能资料。

五、结语

钢结构在我国很多建筑工程建设中都有着普遍的应用, 虽然钢材属于不易燃烧材料, 但是如果钢材的温度达到600摄氏度以上。钢结构的稳定性就会严重下降, 导致建筑结构坍塌, 不仅会造成严重的经济损失, 甚至还会对人们的生命安全造成严重威胁。因此必须要加强钢结构的防火处理, 合理、科学地选择钢结构防火涂抹材料, 加强消防监督力度, 促进我国建筑行业的不断发展。

摘要：钢结构是建筑工程建设中普遍应用的结构, 对于增强建筑工程的稳定性, 降低原材料的应用, 缩减工程建设成本有着积极的影响力。由于媒体建筑火灾事故的相关报道, 钢结构的防火性能受到社会的密切关注。因此相关工作人员必须要对防火保护和防火涂料的防火原理进行深入分析, 从而正确地应用钢结构的防火涂抹材料, 并加强施工现场的监督, 对防火处理质量进行排查, 从而加强钢结构的防火性能。本文对钢结构的防火保护和防火涂料的防火监督进行深入分析, 希望对相关人员有所启示。

关键词：钢结构,防火保护,防火涂料,防火监督

参考文献

[1]杜鹏.浅谈对防火涂料的几点看法[J].辽宁建材, 2011, (09) .

[2]梁清泉.防火涂料的发展前景及方向分析探讨[J].中国科技信息, 2011, (04) .

[3]肖永清.低碳环保的建筑防火涂料及其市场发展探密[J].上海建材, 2011, (01) .

建筑钢结构的防火处理 篇2

【摘要】建筑的防火问题一直是房屋建筑方面的一个重要课题，其防火性能与房屋的结构设计、建筑材料等都有着直接的关系，如果建筑防火问题处理不好，就会对人们的生命财产安全造成巨大的损失。本文对建筑房屋的防火研究现状进行了分析，并对未来的发展方向进行了初步的研究。

【关键词】房屋建筑；防火；耐火性能；现状；发展

房屋建筑的防火问题不是现在才有的，是伴随着建筑行业的兴起形成的，有着悠久的历史，是全社会都比较关注的问题。自古以来建筑防火问题就是建筑设计和施工方面的一个重要问题。一直以来，在建筑防火方面也进行了大量的研究，但是从现状来看，还存在着一些问题和不足，应该尽快得到解决，并就未来的发展方向进行必要的研究。房屋建筑结构防火概述

我国在房屋建筑结构防火方面的研究从时间上看要落后于国际上的一些国家，早在20世纪中期，前苏联率先颁发了建筑结构防火方面的相关标准――耐热钢筋混凝土的设计暂行指示，虽然是指示，还不够完善，但是，是世界上最早的相关标准。在此以后，美国在1962年由该国的消防协会颁发了相关标准、瑞典是在1983年颁布、法国是在1984年颁布建筑结构防火方面的设计标准。这些都是针对钢筋混凝土抗火设计方面的标准，是进行防火设计的依据。建筑结构防火设计的方法

就国内外建筑结构防火的设计和研究现状来看，有很多学者进行了大量的试验和研究，所采用的方法并不统一，试验的内容也各有侧重。就相关研究方法而言，主要有以下四种：

2.1 基于试验的建筑结构构件防火设计的方法

基于试验的建筑结构构件防火设计方法的最主要特点是以试验作为建筑结构设计的依据，在进行结构防火设计时，可根据构件耐火时间要求直接选取相应的防火保护措施。这种方法针对性比较强，操作起来比较简单，比较直观容易被人所接受，应用起来也比较方便，但是，这种方法也有不足的地方。基于试验的构件防火设计方法存在严重缺陷，这种缺陷源于对下列因素的影响很难加以考虑：一是建筑结构的荷载分布与大小的影响。由于实际结构构件所受的荷载分布与大小并不是一成不变的，因此，我们在试验的时候所选用的结构各构件标准受载状体与建筑物实际结构中这些部件的受载状态并不是完全一致，这就影响了我们对实验结果的使用，我们在使用试验结果的时候，要区别对待，不能照搬照用。二是建筑结构构件的端部约束状态对实验结果的影响。构件在结构中受到相邻其他构件的约束，构件的端部约束状态不同，构建的承载力及火灾升温所产生的构件温度内力将不同，而这两个方面对构件的耐火极限均有重要影响，实验中很难准确和全面地进行模拟。

2.2 基于计算的构件防火设计方法

为考虑荷载的分布与大小及构件的端部约束状态对构件耐火极限的影响，可按所设计的结构的实际情况进行一系列构件的耐火试验，但这样做一方面目前的试验手段达不到，另一方面费用非常昂贵,为解决基于试验的构件防火设计方法存在的问题，很多学者开展了大量研究。理论研究以有限元为主，也有的采用经典解析分析方法，基本建立了能考虑任意荷载形式和端部约束状态影响的构件防火设计方法。目前这种方法已被世界上很多国家所采用，比如美国、英国以及其他欧洲国家。

2.3 基于计算的结构防火设计方法

结构的主要功能是作为整体承受荷载。火灾下结构单个构件的破坏，并不一定意味着整体结构破坏。一般情况下，结构局部少数构件发生破坏，将引起结构内力重分布，结构仍具有一定继续承受荷载的能力，当结构防火设计以防止整体结构倒塌为目的时，则基于整体结构的承载能力极限状态进行防火设计更为合理。

2.4 考虑火灾随机性的结构防火设计方法

现代结构设计以概率可靠度为目标，因火灾的发生具有随机性，为实现结构防火的概率可靠度设计，必须考虑火灾即空气升温的随机性，考虑火灾随机性的结构防火设计方法尚是有待研究的一个课题，但必将是结构防火设计的发展方向。建筑结构防火设计的发展趋势

随着科技水平的发展，目前耐火设计研究趋势有以下四个方面：

3.1 用过去标准耐火试验研究方法（破坏性试验）掌握了各类构件在火灾温度和重力荷载共同作用下的破坏机理后，建立构件在火灾条件下的分析模型，使用计算机数值模拟研究更为科学合理，所以研究方法正在由构件的破坏性实验方法向结构分析方法过渡。

3.2 由于单一构件在火灾中产生的温度内力与框架或其它超静定结构产生的温度内力差别甚大，所以研究对象正在由单一构件转向构件组合单元。鉴于这样的试验结果有一定的局限性此，在试验的时候，我们尽量采用都建组合单元，可以更全面地掌握有关数据，了解更多构件的耐火情况。

3.3 由于钢结构耐火研究开展较早，研究得也较深入，而混凝土结构已被证明同样会在火灾中垮塌，所以研究的结构形式正在由钢结构向钢筋混凝土结构发展。

3.4 由于建筑功能的多变性，主要体现在火灾荷载和通风条件的变化，用标准温度――时间曲线作为所有构件的受火条件，确实很难反映构件在实际火灾中的工作条件，所以受火条件正趋于用按预测计算得到的平均温度――时间曲线代替一成不变的标准升温曲线。房屋建筑结构防火理论研究现状

从目前国内的情况来看，对建筑物结构防火进行研究时，主要是依据一些经验公式进行分析，进行数值分析的时候主要是采取有限差和有限元的方法。

4.1 房屋建筑结构防火研究的经验公式

研究人员通过对建筑结构或构件进行耐火性能试验，获得了大量的相关数据，依据这些数据进行试验结果分析，通过分析研究提出了一些经验公式和半经验公式，主要有以下几个方面：

4.1.1 圆钢管混凝土柱防火分析的经验公式为：

其中，a、b、c、d 都对应有相应的公式，代入相应的参数，都可以计算出准确的数值。

4.1.2 方形、矩形钢管混凝土柱的经验公式为：

同样，公式中的a、b、c、d等都可以代入相应的参数，计算出数据。通过这些经验公式计算结构或构件的耐火极限是比较容易的，但是，当构件尺寸、材料变化的时候，这些公式就不适用了。因此，这些经验公式只能是针对特定的材料和构件的时候才能使用。

4.2 房屋建筑抗火实验中数值的计算方法

计算数据的方法主要由以下两种：

4.2.1 有限差分法

有限差分法是在科研方面采用比较早的也是最普遍的方法。针对具有简单几何形状建筑材料导热问题的研究时，采用这种方法最容易进行数值方法。这种方法的特点是：将求解区域用与坐标轴平行的一系列网格线的交点所组成的点的集合来代替，在节点上，然后用用相应的差分表达式控制方程中每一个导数，从而形成每个节点的代数方程，这样的每个方程代表特定节点以及附近其它节点的未知值。用这种方法可以将微分方程和边界条件的求解问题转化为线性代数方程的求解问题。这种方法的缺点是只能适用于规则的差分网格，比如正方形、矩形、正三角形的网格。

4.2.2 有限元法

有限元法可以避免有限差法的缺点，在使用方面具有和大的灵活性和适应性。它是把计算区域划分成若干个单元，在每个单元上随意取多个点作为节点，然后通过对控制方程做积分得到离散方程。有限元法在具体的使用过程中可以具有任意布置的节点或者网格，对于不规则的复杂区域或边界问题也可以进行求解，其显著的缺点是编制程序的时候非常复杂，精确地对温度场进行模拟并采用有限元法进行分析方面还存在着不足。因为，在建筑物发生火灾的时候建筑材料的导热系数和比热容等热工参数都是温度方面的函数，而且边界条件具有随机性，所以，建筑构件内的温度场复杂的非线性瞬态问题，在计算时，在空间域上采用有限元法、在时间域上采用有限差分法，充分利用两者优点来计算建筑构件内温度场各种数据。结束语

目前，我国的大部分有关建筑物防火的研究成果都是针对无约束混凝土的，对于箍筋约束混凝土的研究做的比较少。从国际上的现状来看，主要是采取了基于试验的建筑结构构件防火设计的方法、基于计算的构件防火设计方法、考虑火灾随机性的结构防火设计方法、基于计算的结构防火设计方法这四种方法来进行建筑结构防火结构的设计，目前这一领域正在迅速发展，并认真分析了建筑结构防火研究的发展现状，最后就目前常用的理论研究方法进行了简要的分析。在今后的工作实践中，要加强建筑结构防火研究，不管是设计方法还是理论研究方面，都要尽量缩小甚至超过目前在相关领域研究和应用比较成熟的国家和地区，走在国际的最前沿。

参考文献：

[1]毛晓勇，压型钢板―混凝土组合板抗火研究的现状和特点，哈尔滨建筑大学学报，2010年02期；

钢结构建筑的防火问题浅析 篇3

同样, 采用建筑钢结构建筑的逆过程, 可以将钢结构建筑物进行拆卸, 如同搭积木一样, 拆卸的构件可以循环利用, 所以, 钢结构具有环保、节能的特点。

近年来, 我国的金属生产技术得到了突飞猛进的发展, 金属钢的生产无论在质量和产量等方面都取得了长足的进步, 而钢材在建筑中的应用占钢产量比重不高, 相对于发达国家, 我国的钢结构建筑物在所有建筑物中的百分比过低, 目前我国的钢结构建筑物发展还处于初级阶段, 具有很大的发展空间。针对必然性的发展和良好的发展前景, 研究钢结构建筑是很有意义的, 伴随着钢结构建筑的产生和发展, 火灾类型的构成比例势必发生变化, 钢结构建筑火灾防火问题刻不容缓, 因此, 研究钢结构建筑防火问题同样意义深远。

1 钢结构建筑的缺点

1.1 钢结构的耐火性差

钢结构的耐火性很差, 耐火极限低。当钢构件自身温度达到350℃时, 其强度会下降1/3;当自身温度达到500℃, 其强度会下降1/2;当自身温度达到600℃, 其强度会下降2/3;在全负荷情况下, 使钢构件失去平衡稳定性的临界温度为500℃, 而在火灾过程中, 一般最低的温度为800℃, 所以钢结构很容易失去强度和稳定性, 造成建筑物的坍塌。

1.2 材质易导热隔热性差, 快速升温

钢铁作为建筑构件材料, 相对于传统的砖混结构建筑以及钢筋混凝土结构建筑构件, 钢材具有容易导热, 隔热性差的特点, 如果不涂抹隔热涂层, 钢结构在火灾发生时, 将迅速升温, 导致形状变化。

1.3 钢结构建筑构件耐腐蚀性差

有些工厂车间会生产腐蚀性产品, 腐蚀性气体挥发损伤钢结构建筑构件, 发生化学腐蚀;另外钢结构还会发生电化学腐蚀, 当大气中的相对湿度大于60%时, 钢构件的电化学腐蚀加剧。

1.4 钢结构建筑跨度空间大

基于钢结构易建造, 材质轻便, 工期时间短等优势, 大跨度的厂房、体育场馆、会展中心往往采用钢结构。这类建筑跨度空间大, 一般建筑物高, 易形成大的燃烧空间, 建筑构架容易变形, 造成坍塌, 不益内功近战, 火灾扑救难度大。

钢结构建筑虽然有其独有的建筑优势, 但是其面对火灾就显得十分脆弱, 所以, 钢结构建筑防火问题是钢结构建筑举足轻重的课题, 本文将提出有利于钢结构建筑防火工作的几点举措。

2 关于改进钢结构防火工作的几点措施

1) 对钢结构建筑的设计要严格按照《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》来设计, 对大跨度、大空间的钢结构建筑, 要进行有效的防火分区, 采用科学可行的分区方式, 选择防火墙、防火卷帘、防火门、或者安装自动喷水系统, 用水幕进行防火分隔。进行科学论证, 严格设计方案, 使得设计真正发挥效果, 起到作用。

2) 裸钢作为建筑构件, 其耐火性能、抗腐蚀性、耐热性都很差, 必须采取一定的保护措施。目前钢结构的保护方法主要有隔热法、阻热法、导热法、喷涂法, 最常使用的钢结构建筑构件保护方法为喷涂法, 即将防火涂料喷涂在建筑构件表面。喷涂法的操作简单, 易行, 施工快等特点。防火涂层使得钢构件不直接暴露于高温火焰中, 起到物理保护的作用涂层, 有的涂层受热分解出水蒸气和不燃气体, 稀释钢结构建筑构件周围的氧气, 降低周围温度, 而有的则受热产生碳泡沫层, 阻止向钢构件的热传递, 暂缓了钢结构建筑构件温度的升高。根据防火机理, 防火涂料可分为隔热型防火涂料和膨胀型钢结构防火涂料。合理选择涂料的类型和涂抹的厚度, 对于钢结构构件保护至关重要。

3) 目前我国的钢结构建筑行业处于起步阶段, 与其他发达国家的建筑产业相比, 还相对滞后, 国家对于钢结构建筑的规范、条文还很不健全, 应当加强立法, 立法部门应该多从审核和验收以及钢结构建筑的建设部门吸收营养, 建立一套适应于新的建筑结构模式的规范和消防法律体系。

还要加强立法监督。建筑商为了更大化的追求经济效益, 加之对钢结构建筑火灾危险性的不重视, 很多建筑本身就存在安全隐患。例如防火涂料涂抹的厚度不够;采用的防火涂料质量存在问题, 加热生成氨、氯等有毒气体;钢结构构件产品不合格等问题。我们的验收人员在最后竣工验收时, 很难对材料的质量和构件的规格进行核实, 所以这是个多部门协调和配合的工作, 同时也要加大法律惩处力度, 发现这种违法行为, 要进行严惩, 绝不姑息。

4) 人们青睐于钢结构的建筑模式, 无非是因为它轻便、可循环利用、更因为它建筑构件可分别生产, 容易搭建, 可拆卸, 是一种儿童“搭积木”的建筑方式。这种建筑方式是一种“化整为零、化零为整”思维模式在建筑中的应用, 鉴于钢构件的不耐热, 加热易变形, 不耐腐蚀等缺点, 我们不妨尝试研发一种价格同样低廉, 耐热、不易变形、抗腐蚀的建筑材料, 这种材料可以是其他金属、也可以是非金属的建筑材料。

3 结语

科技的进步使得我们实现了很多的建筑构想, 传统的竖直的墙面, 我们可以实现为曲面和斜面。因为有了钢结构建筑, 所以我们有了艾菲尔铁塔, 有了让我们自豪的鸟巢和水立方, 以前很多复杂的设计, 钢结构建筑让其的实现更简单, 更廉价, 钢结构建筑形式是把传统的建筑提高到了一种艺术的高度, 钢铁的不耐火性, 让我们不得不对钢结构建筑的防火问题进行谨慎的设计。当然钢结构建筑更是一种思路的突破, 让建筑业走向了一个全新的道路, 我们应该在做好现有建筑防火工作的同时, 积极行动, 将这种建筑模式更好的发展下去。

摘要：钢结构建筑是建筑业发展的一种新兴的建筑形式, 以其环保、节能、不燃、抗震等优势越来越受到人们的青睐, 做好钢结构建筑的防火设计, 是火灾发生时尽可能的减少火灾损失和人员伤亡的一个关键环节。本文主要分析了钢结构建筑的优劣, 并就钢结构建筑的防火问题提出了若干建议。

建筑钢结构的防火处理 篇4

(1)煤气站生产的火灾危险性分类和厂房耐火等级，应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》的规定，主厂房、煤气排送机间、煤气管道排水器室应属于乙类生产厂房，其泄压耐火等级不应低于二级。

(2)加煤机与贮煤斗相连且为封闭建筑的主厂房贮煤屋、煤气排送机间、煤气管道排水器应属于有爆炸危险的厂房，应采取泄压措施，其泄压面积应符合现行国家标准《建筑设计防火规范的规定》。

(3)主厂房操作层宜采用封闭建筑，并宜设通往煤气净化设备平台或热煤气用户的通道。

(4)主厂房各层安全出口的数目不应少于2个。

(5)煤气排送机间的设计应符合下列规定:

①操作层宜采用封闭建筑和水磨石地面，并应设通风良好且有观察窗的隔声值班室，

②安全出口的数目不应少于2个，但当每层建筑面积不超过150m^2时，可设1个。

(6)煤气排送机间、空气鼓风机间应有消音设施，设备基础应有防振设施。

(7)化验室、整流间、控制室和办公室，宜采取防潮湿、防振动、防噪声、排除粉尘和高温等的措施。

(8)室外煤气净化设备区，宜铺设混凝土地坪。

(9)室外煤气净化设备的平台，宽度不应小于0.8m;栏杆高度应为1.2m;在栏杆底部应设挡板，挡板高度宜为150mm ;平台地面应防滑，平台扶梯宜有斜度;竖直梯大于2m的部分应设护笼。

(10)室外煤气净化设备的联合平台，不应少于2个安全出口。但长度不超过15m的平台，可设1个安全出口。平台通往地面的扶梯和通往相邻平台或厂房的走道，均可作为安全出口。由平台上最远工作地点至安全出口的距离不应超过25m。

钢结构建筑防火问题探讨 篇5

1 钢结构建筑火灾及其危害

2009年2月,中央电视台的附属文化中心大楼发生的长达三个半小时的火灾就是因为新建的这座大楼使用的是钢结构建筑材料,几个小时的熊熊大火造成了几十亿的经济损失。比这早的十年前,北京环岛家具城也因为钢结构建筑防火没有达标,而造成了整个由钢结构的轻体建筑直接坍塌,预估计,坍塌的钢结构建筑总面积超过了13000㎡,而直接造成的经济损失高达人民币2087万元。[1]我们熟知的2001年的9.11恐怖袭击事件,世贸大楼中由钢结构的大楼高达7.5×100000t的大楼全部坍塌,直接因此而造成2308人死亡。[2]

2 高温条件下钢材力学性能

钢材属于不燃烧型材料,它并不是燃烧体,其具有较高的耐热性能,根据物理学测验,其耐热性能要远远高于混凝土结构建筑。但是,钢结构材料有一个致命弱点,耐火性能较差,没有任何防护措施的钢结构耐火性能只有15min左右。如果发生火灾,外界温度的变化,也就是说,外界温度的升高,钢材性能也会随着温度发生变化,钢材在较高温度下,抗压强度、屈服点、弹性模量等等力学性能都将迅速下降。如果外界温度达到150℃,那么就应该迅速的采取防护措施,如果超过400度,钢材的强度和屈从强度将为原来的一般,超过600度,钢材完全没有任何的强度可言。通常情况下,一场大火,温度一般都在800度到1000度左右,如果在没有任何防护的措施情况下,钢结构的强度性能就会迅速下降,并且局部被破坏,钢结构建筑也将会迅速的倒塌。

3 建筑中钢结构的缺点及破坏机理

钢结构相比于混凝土结构,虽然有很多优点,但是其具有防火性差和乃腐蚀性差的缺点。腐蚀性问题,作为建筑维修单位可以通过定期维护或者刷防护漆等方式来解决。而钢材料的耐高温性差这一缺陷,却并不容易解决,随着温度的升高,钢材的弹性模量和线膨胀系数就会无限制的增大。如果温度一旦达到600度,那么钢结构材料的强度基本上为0,不具有任何的承载力,建筑在此时很容易发生变形,造成建筑物的倒塌。没有人任何防护措施的钢材结构建筑在600度的高温下,坚持时间相当短暂,正是这一缺点制约了钢结构在建筑中的广泛使用。[3]

英国有一个著名的钢结构火灾实验,她们总结了火灾下建筑钢结构激励破坏的机电:第一,高温造成了钢结构的弹性降低,因此也就使其刚度下降。第二,高温状态下,材料强度的降低导致了钢结构本身的承载力在融化过程中下降。第三,钢材料构件内部的温度不均匀上升,使构件内部以及整个的钢结构建筑中发生了膨胀,而这些膨胀现象的发生是不均匀的,这就造成了整个建筑结构的内部构件本身的附加应力增加。正是因为这三个方面的物理原因而导致了在高温状态下,钢结构建筑构件会因此而开裂、增大甚至发生破坏,最终造成局部的,或者是整体的倒塌发生。

4 钢结构建筑防火方法

将钢材料直接使用于建筑中,如果材料没有达到国家相关建筑部门所规定的耐火等级,就无形之中增大了火灾发生的可能性,这将最大限度的危害人们的财产安全和生命安全。所以,作为建筑施工单位在使用钢结构作为建筑材料之初就应该对其做防火处理。火灾发生的机理相当复杂,但是,即使是单体建筑,要对其进行防火设计也并不是一个小工程,它要涉及到方方面面,非常系统,一般情况下,钢结构材料的防火分为以下几个系统:防烟系统与安全疏散系统、防止起火系统、防止火势扩大系统、机构耐火设计系统。钢结构建筑的整个系统具有一定的统一性,因此,对其的防火设计考虑也必须从其材料本身的性质出发。现阶段,我国的钢结构设计采用的是《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》。在钢结构建筑中,一般都是遵循这两个规范对建筑内部构件的耐火等级以及耐火性能进行的具体规定。

提升钢结构建筑防火性能,或者说钢结构的防火保护有很多种方式,但是无论选择是什么样的途径、什么样的方法去提升钢结构的防火性能,都应该首先考虑以下几个方面的因素:比如说诸如网架、屋架、柱在内的所需防护的构建性质、钢结构采取防护时候所需要占用的空间以及防护材料是否可靠、包括选用的防火材料的施工难易程度和经济性等都需要在考虑范围内。

钢结构建筑的防火分为被动防火和主动防火两种。被动防火主要指的是在钢结构建筑表面涂上防护保护层,主要是为了保证即使有火灾的发生,外界温度升高,钢结构能够延长耐火时间。对钢结构的被动防火保护方法主要有安装防火板保护、采用混凝土防护保护或者是安装外包防火层等等。在钢结构外表层涂上防火涂料将会大大的提升外漏的钢结构构件耐火极限和耐火性能。主动防火指的是为了提升钢材料本身的防火设置,可以在建筑施工过程中安装自动灭火系统、抑制火灾增长系统等,这样就很大程度上能够消除火灾对钢结构构件的破坏,这是一种积极主动的保护钢结构建筑的有效措施。

5 结语

钢结构材料被广泛的运用于建筑场合,但是,在实际的运用中,因为其耐火性差,以及耐火成本的考虑,在建筑中并不单独采用这种材料。因此,作为建筑施工材料设计者和研究者应该要对其采用合适的方法增强器耐火性能。

参考文献

[1]包军.浅析大跨度钢结构建筑防火设计[J].四川建材,2012,(06).

[2]贺博,郭志海,牛菲.浅谈钢结构建筑防火,2012,(07).

钢结构建筑防火性能探析 篇6

1 钢结构防火性能研究的背景及价值

钢结构建筑距今已有100多年的历史, 作为建筑结构的一种类型, 以其自身具有的强度高, 抗震性能强及自重轻等优点, 被人们广的运用在大跨度、高耸、超高层、重型、动力荷载结构建筑中。如厂房、库房、体育馆、展览馆、机场机库等工程。在世界上的许多发达国家和地区, 钢结构在建筑结构中所占的比例较高, 有的国家甚至超过了60%。在我国, 从90年代开始, 钢结构就可开始被广泛的运用在高层建筑中。随着城市建设的日新月异, 经济的快速发展对高层建筑的需求不断增高, 在新建的许多高层建筑中使用钢结构的比例已经超过了一半, 而且这个比例随着钢结构自身所具有的优越特性还在不断的提高。可以预想到的是, 在将来的建筑领域中钢结构建筑作为一种绿色环保的建筑, 将会是建筑市场的一支主力军。

探讨钢结构的防火性能, 提升钢结构的防火能力已经变成当下一个迫在眉睫的问题。让人们在充分利用和享受钢结构带来的便利的同时, 也降低或减少钢结构在火灾发生时可能产生的严重危害。同时通过社会面得广泛关注, 使大家能有效的提高对钢结构的认识, 了解抵御钢结构防火性能较差的办法和途径, 避免钢结构在火灾中局部或者整体倒塌造成的灾害和人员疏散的困难以及人员伤亡, 减少火灾后钢结构的修复费用, 缩短灾后结构功能恢复周期, 减少间接经济损失。因此, 探讨钢结构的防火性能有着重要的意义和现实价值。

2 钢结构特性及变化应考虑的因素

钢材作为一种建筑材料其属性是不然的, 属于非燃烧体, 但在建筑结构中, 其自身的耐火性能却是其一个主要的缺点, 在高温的状态下, 极易导致其结构破坏, 失去承重能力。钢材属于非燃烧体的一类建筑构件, 与相对应的钢筋混凝土结构和砌体结构相比较, 其自身所具备的耐火性能较差。试验表明:在不做任何防护措施的条件下, 高结构的耐火极限只有0.25h左右, 在持续火灾高温的影响下, 随温度的升高, 钢材的各项性能有着很大的变化。

2.1 钢材遇高温时的热膨胀性

火灾高温情况下, 钢材因其自身的超静定结构, 结构会膨胀并产生出附加的应力。钢材具有良好的导热性能, 当遇高温热时, 热量会迅速的传递和蔓延, 试验结果表明:在700℃以前, 钢材构件伴随钢温的升高其热膨胀也随之增大, 但在800℃～900℃期间, 构件在原有伸长的基础上又出现缩短现象;温度超过900℃时, 又开始膨胀这一特性。因此, 未加保护的钢构件一旦遇火, 其截面温度迅速升高, 严重影响到钢结构安全工作性能。

2.2 钢材遇高温的力学性能

在火灾高温的环境下, 250℃是影响钢材力学性能的一个分界点。在250℃的温度以下, 钢材的强度和弹性没有明显的变化。超过250℃时, 随着温度的升高, 钢材自身的抗压强度、弹性、等力学性能开始发生变化, 出现迅速下降趋势, 产生"塑性流动"现象。当环境温度升高至540℃左右, 钢材失去稳定性。从实际发生的火灾事故当中发现, 一般火场中都存在大量的高燃烧性能的物质, 火场温度常常可以到达800℃甚至更高, 暴露在这样的火灾环境中钢结构构件, 只要很短的时间, 便会失去其自身强度, 造成弹性、塑性改变, 产生局部的破坏, 对结构的承载能力和完整性产生巨大影响, 支撑力散失, 最终造成的后果是钢结构建筑的整体坍塌。

2.3 钢材遇高温的热导性能

钢材虽然不具有燃烧性能, 但自身却又很好的导热性, 是一种热导性好的固体构件。钢材遇高温时, 其内部的热传导作用较快, 火焰、高温烟气、热空气通过热辐射迅速在其内部传递, 从受热局部向整体传播, 致使钢结构的整体受热面积增大, 持续时间越长, 对钢结构的影响越大。

2.4 钢材遇高温的荷载性能

钢结构因其承载能力强, 抗压能力高而被广泛在建筑结构中使用。但是在高温的环境下, 钢结构的基本荷载能力, 也会随温度的不断升高而逐步下降。在实际发生的火灾中, 钢结构的局部高温会逐渐的向整体传播, 随着钢结构内部温度的升高, 承载能力将下降, 当下降到与荷载、温度产生的组合效应相等时, 结构达到受火承载极限状态。钢结构的性能安全需要充分考虑荷载与结构约束条件的作用, 才能在抗火设计时充分满足性能安全要求, 使结构在承受确定荷载条件下, 以达到提升耐火能力的要求。

3 提高钢结构防火性能的主要途径

在了解了钢结构的相关特性及在当今建筑领域中的作用后, 放在我们面前的主要问题就是如何才能提到钢结构的防火性能。根据钢结构的导热性较好这一特性, 要提升钢结构的防火性能, 主要出发点就是要阻隔火灾环境中的热量向钢材内部传递, 减缓钢材整体升温速度, 推迟钢结构构件到达破坏性能临界温度的时间。提高钢结构的防火性能, 采用钢结构作为建筑主体时, 要选用适当的防火保护方法。结合国内外对于钢结构的保护, 主要有四类方法:

3.1 在钢构件四周浇抹混凝土或砌筑耐火砖

采用混凝土或耐火砖将钢构件 (梁、柱) 完全封闭起来。其钢梁、钢柱的防火保护就是在钢构件外面缠绕钢丝 (增加粘结力) , 然后再浇抹混凝土, 形成混凝土外墙以队钢结构进行保护。

3.2 采用轻质防火板材作为防火外包层

采用纤维增强水泥板 (如TK板、FC板) 、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等非燃材料的防火板将钢构件包裹起来。防火板在德国、日本、美国、英国等国家的钢结构建筑防火工程中已大量应用。我国目前在防火板的生产和应用上尚处于起步阶段。

3.3 喷涂钢结构防火涂料

将钢结构防火涂料施涂于钢结构表面, 形成耐火隔热保护层。钢结构防火涂料根据高温下涂层变化情况分膨胀型和非膨胀型两大系列。在火灾发生时对钢材进行防护阻隔, 防止钢材直接置于火灾高温中。

3.4 水冷却法

在使用水冷却法对钢结构进行防火阻隔时, 对结构设计、供水设施有专门的技术要求, 其中主要以水喷淋法和疏导法为主, 水喷淋法是水冷却法的一种。该方法是在钢结构顶部设置喷淋供水管网系统, 火灾时自动或手动喷水, 在构件表面形成一层致密、连续流动水膜, 从而起到保护作用。疏导法允许热流量传到钢构件上, 然后设法把热量导走或消耗掉, 从而使构件温度在规定的时间内不会达到临界温度, 以起保护作用。但在现实中水冷却法使用较少。

钢结构建筑防火保护已经普遍被人们所重视, 而钢结构在建筑设计与结构设计界限方面不如混凝土结构砖石结构清晰, 且世界各国并没有统一的设计规范或标准, 出台钢结构防火设计规范, 完善相关钢结构技术标准。同时也要求在钢结构设计过程中, 设计师要具有丰富的设计经验、扎实的理论功底。因此, 充分进行钢结构防火性能的分析, 有针对性的对钢结构进行防火保护, 对有效提高钢结构建筑使用安全性能有着重要的意义

参考文献

[1]李国强:钢结构抗火设计方法的发展, 钢结构2000年第3期.

[2]李国强, 蒋首超, 林桂祥:钢结构抗火计算与设计, 国建筑工业出版社1996年版.

[3]时虎:钢结构防火涂料研究及其应用, 现代涂料与涂装2003年第4期.

[4]黄滢, 万琳:钢结构防火问题探析, 江西科技师范学院学报2003年第5期.

建筑钢结构的防火处理 篇7

在建筑工程领域,钢结构以其独特的优越性,得到越来越广泛的重视和应用。到2015年,全国建筑钢结构的用钢量将达到钢材总量的6%。在建筑钢材方面的目标是高层建筑钢结构用厚板、冷弯型钢用高强度低合金钢、镀铝锌薄板等全部国产;建筑用高强度低合金钢要增加耐候钢、耐火钢、低屈强比钢等品种。

1 现阶段钢结构迅速发展的原因

1.1 钢结构建筑本身具有的优势:

延伸性、抗震性、安全性好,灵活分隔、减少柱截面积、提高使用面积;构件易于标准化、产业化,节能环保,施工周期短,自重轻,可回收利用,提高投资效益。

1.2 钢结构发展的物质基础

改革开放以来,我国的钢铁工业持续快速发展,钢产量1978年的3 178万t增加到2007年的4.8亿t,成为世界产钢大国,这为大力推广应用钢结构创造了物质基础。

1.3 钢结构发展的技术政策

我国政府提出了要从“节约钢材”转变成“合理使用钢材”,从“限制使用钢结构”到“大力发展钢结构”。建设部在修订我国《建筑业推广应用10项新技术》中,首次列入了钢结构新技术,充分说明我国钢结构发展已经具备了良好的政策环境。

1.4 钢结构发展的市场需要

随着钢结构新技术、新产品开发和应用,人们的观念发生了变化。以单层工业厂房为例,采用轻钢结构体系的工程总造价低于钢筋混凝土结构或砖混结构体系,且工期缩短50%以上,目前在经济发达地区新建工业厂房已基本采用钢结构。多层、高层钢结构的应用也越来越多。住宅钢结构体系产业化极具潜力,是今后推广应用钢结构的一个重要领域。

2 钢结构应用中的问题

2.1 建筑用钢在空气或潮湿甚至有酸碱盐类的环境中易于锈蚀,在荷载作用下,促进疲劳强度降低,出现脆性断裂。因此,对其进行有效防腐,才能确保钢结构的设计寿命。

2.2 普通建筑用钢在全负荷的情况下失去静衡稳定性的临界温度为540℃左右,一般在300~400℃时,其强度开始迅速下降;临界温度到500℃左右,其强度下降到40%~50%,钢材的屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等力学性能都迅速下降,低于建筑结构的承载许用应力。因此必须采用有效的防火措施,延长钢结构到达临界温度的过程,减轻钢结构在火灾中的破坏,避免重大事故。

3 钢结构防腐

3.1 基本要求

3.1.1 表面处理

表面处理非常重要,应清除钢铁表面的污物和锈层,尤其是轧制钢材时形成的黑氧化皮,它是电化学腐蚀的阴极,是腐蚀的根源,必须除掉。表面处理质量应达到涂装前钢材表面预处理规范的有关要求。

3.1.2 材料选择

表面涂刷专用钢结构防腐漆,仍是目前对钢结构防腐及网架防腐的主要手段。防腐漆分为底漆、中层漆和面漆,各层油漆均有其特性,形成复合涂层,提高防腐性能,延长使用寿命。

3.1.3 涂层厚度

防腐涂料涂装时的厚度要适度,涂层要均匀,不可漏涂。

3.2 防腐涂层考虑因素

主要考虑年限、装饰要求和维护等要求,在何种腐蚀性介质环境下应用,涂装施工时的温湿度和操作空间等因素。

3.3 常用方法

3.3.1 改性金属结构

在钢材冶炼过程中增加铜、铬和镍等合金元素,使金属表面形成保护层。

3.3.2 阴极保护法

在钢结构表面附加较活泼的金属取代钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构。

3.3.3 热浸锌

将除锈后的钢构件浸入600℃左右高温融化的锌液中,使钢构件表面附着锌层,从而起到防腐蚀的目的。这种方法的优点是耐久年限长,生产工业化程度高,质量稳定,因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。

3.3.4 热喷铝(锌)复合涂层

是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈,使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化,并用压缩空气吹附到钢构件表面,以形成蜂窝状的铝(锌)喷涂层(厚度约80~100μm)。最后用环氧树脂或丁橡胶漆等涂料填充毛细孔,以形成复合涂层。这种工艺的优点是对构件尺寸适应性强,构件形状尺寸几乎不受限制。大到如葛洲坝的船闸也是用这种方法施工的。

3.3.5 涂层法

涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐方法(但目前氟碳涂料防腐蚀年限甚至可达50年)。所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低,但用于户外时维护成本较高。

在这五种防腐方法中,建筑工程最常用的是涂层法。这种方法价格低廉,选择范围广,适用性强。本文主要介绍涂层法。

3.4 涂层法

钢结构的涂层法防腐需经过基层处理和涂层施工两道工序。

3.4.1 基层处理

基层处理的目的是清除构件表面的毛刺、铁锈、油污及其他附着物,使构件表面露出金属光泽;基层处理越彻底,附着效果越好。基层处理的方式有手工机械处理、化学处理、机械喷射处理等,详见表1。

3.4.2 涂层施工

(1) 涂层结构的形式有三种:①底漆—中漆—面漆;②底漆—面漆;③底漆面漆为同一种漆。其中底漆主要起附着和防锈作用;面漆主要起防腐蚀和防老化作用;中漆的作用于介于底、面漆之间,并能增加漆膜厚度。它们只有配套使用才能发挥最佳的作用,取得最佳效果。

(2) 合理的涂刷方式,对保证涂装质量、施工进度、节约材料和降低成本有很大的作用,常用的涂刷方式有手工刷涂法、手工滚涂法、浸涂法、空气喷涂法和无气喷涂法等。

3.4.3 涂层施工的质量控制

(1) 涂层法的施工质量是否优秀,基层处理至关重要。不同的防腐要求,可采取不同的处理方法。

(2) 涂层用底漆含粉料多,基料少,成膜粗糙,与钢材粘附力强,与面漆结合性好。面漆则同时要注意不同涂料间的相容性。基料多,成膜光泽,抗风化,能保护底漆不受大气腐蚀。

(3) 涂层的施工要在适当的温度(5~38℃之间)和湿度(相对湿度不大于85%)及粉尘少的环境下进行。构件表面不能有结露,涂装后4 h之内不得淋雨。

(4) 涂层一般做4~5遍。干漆膜总厚度室外工程为150μm,室内工程为125μm,允许偏差为25μm。在海边或海上或在较强的腐蚀性大气中,干漆总厚度可为200~220μm。

4 钢结构防火

4.1 防火涂料的分类及性能特点

钢结构防火保护的方法有多种,其中在钢结构表面涂覆各种防火涂料则是目前应用比较多的方法。根据国家标准《钢结构防火涂料》(GB14907-2002)将室内钢结构防火涂料按涂层厚度分为厚型(NH型)和薄型(NB型)两大类。近十年又出现大家关注的“超薄型”(NCB)类。其主要性能特点见表2。

4.2 钢结构防火涂料选型注意的问题

4.2.1 选用的钢结构防火涂料必须经国家级检测中心检验合格,且有产品的型式认可。防止把饰面型防火涂料用于钢结构上。

4.2.2 设计者往往简单地注明采取防火涂料保护措施,而没有具体选型。施工者切莫偏重选择价廉、美观的防火涂料。

4.2.3 应根据钢结构的类型特点、耐火等级和使用环境来选择符合性能要求的防火涂料。室内膨胀型钢结构防火涂料在室内裸露的钢结构、轻型屋面钢结构或有装饰要求的部位,耐火极限在1.5 h以下的可选用。而室内的隐蔽部位、高层全钢结构及多层厂房钢结构,耐火极限在2 h以上时,膨胀型钢结构防火涂料就不适合了。露天钢结构应选用室外钢结构防火涂料。

4.2.4 超薄型钢结构防火涂料目前是我国研究和生产单位竞相研制的热点,超薄型钢结构防火涂料一般为溶剂型,由于涂层更薄,装饰性好,用量大大减少,降低了工程总费用,是目前市场上大力推广的品种。但是,出现了片面追求涂层越来越薄的现象。由于超薄型钢结构防火涂料主要靠配方中有机成分联合作用,任何影响涂料炭化膨胀性质的因素都将影响其最终的防火性能,很难保证较长时间的防火级别。

4.3 加强钢结构防火涂料施工质量的控制

钢结构防火涂料涂装工程是通过人员操作完成的,操作过程的好坏,直接影响涂装的质量,最终影响防火性能。

4.3.1 施工队伍应具备相应的施工资质、技术力量,操作人员应经过培训合格,制定严格的施工方案。涂料的理化性能施工前按规定比例进行抽检,膨胀型防火涂料应当选择不同部位测试发泡性能。

4.3.2 重视基层处理,严格验收。注重防火涂料中的底层和面层涂料的匹配,底层涂料不得锈蚀钢材。

4.3.3 按国家标准《钢结构防火涂料应用技术规范》(CECS24)的规定,进行涂层厚度的设计,节点部位加厚处理,注意构件表面处理、接缝填补、涂料配制、喷涂遍数、涂层厚度等质量控制与验收。若出现涂层有较宽、较多的裂缝,应及时分析工艺是否正确,涂料的配制是否合理。

4.3.4 要有合适的施工方案。(1)防火涂料的喷涂要掌握好涂料的稠度、空压机的压力和喷射时喷抢口与构件的距离。溅落物多说明施工参数不合理,过稀了影响涂料附着力,应当予以调整。(2)在涂料施工过程中,必须在前一遍涂层基本干燥固化后,再施工后一遍。涂层的保护、涂层的均匀度、施工遍数和保护层厚度应按施工设计要求进行,切忌为了抢工期而不按施工方案施工。

4.3.5 防火涂层的竣工验收不仅用测厚仪进行涂层厚度的测量,还应当用目视法检测涂层的平整度、表观性、漏涂和裂缝情况,用0.75~1 kg榔头轻击涂层检测其强度等。用1 m直尺检测涂层平整度。

5 结语

钢结构进行防腐或防火处理后,可大大提高其耐久性和耐火性。但在实际工程应用中,尚存在涂料选型不当,施工管理不善,竣工验收、检测不规范等诸多的问题,严重影响工程质量。因此,必须重视施工前产品的合理选型,确定正确的施工方案;施工中加强监控,注重外观质量观察以及涂层厚度抽查等施工质量的检验,发现问题立即整改;竣工后必须通过严格的检测把关,这样才能更好地提高钢结构工程的经济性、安全性和耐久性。

参考文献

[1]杜立春.建筑钢结构工程防腐和防火涂装的质量控[J].工程质量,2007(7):27-29.

[2]李秋起,徐敏.钢结构技术推广应用中存在问题及预防措施[J].新型建筑材料,2008(5):76-78.

如何做好钢结构建筑防火设计 篇8

1 钢结构与传统的钢筋混凝土结构的特点

针对钢结构和传统的钢筋混凝土结构方面具有的特点来说, 其有很多方面的表现, 具体而言:1, 钢结构具有很好的弹性, 在受力方面的表现要远远优于钢筋混凝土结构。2, 钢材在塑性和韧性方面表现更加出众, 这点在抗震方面更具有优势。3, 钢结构的自身重量相对较轻, 在应对结构性自振方面具有很明显的优势。4, 在加工制作钢材的过程中, 因为制作工艺以及制作周期相对较短所以在整体施工中可以有效节省工期。综上所述, 钢结构具有很多方面的优势和特点, 但是钢结构却有一个非常致命的缺陷, 那就是在耐火方面的表现上相对较差, 需要我们给予重视并采取措施进行防范。

钢结构建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架, 它的安全性直接关系到整幢建筑的安全, 它们大都采用钢材, 钢材虽然是不燃烧材料, 但在火灾的高温作用下, 其力学性能会发生很大的改变, 屈服强度、弹性模量等随温度升高而下降。在高温条件下其内部应力也会发生改变, 使钢结构承重体系出现问题。

2 如何才能做好钢结构建筑的防火设计

(1) 根据建筑物的火灾危险性和重要性, 合理确定建筑的耐火等级和防火设计方法耐火等级的选定各种建筑由于其使用性质、重要程度、规模大小的不同, 火灾危险性存在差异。

(2) 抗火的设计方法。钢结构的设计有它本质几个要点:首先要选定好的耐火保护材料以及需要的厚度, 才使得钢结构在发生火灾的情况下不会超过它的温度界限, 保证它的稳定性, 即使高温也不改变钢结构能承受的重量。在试验的基础上进行抗火设计是一种简单明了的方法, 即要按照要求来测定某种建筑物的抗火时间, 再对其承重进行测试, 然后检测它的抗火时间的长短。钢构件在火灾中的耐火时间一定不能低于标准的时间。我国《现行建筑设计防火规范》明确要求了钢构件和钢柱的耐火时间要按照此法标准设计, 但该试验的方法有一定的缺陷, 首先, 它对于耐火时间、耐火等级不能确定。由于目前的建筑兴建的造型、功能都比较驳杂, 体量也很大, 同一个建筑物内的构件组成部分有差异。其次, 难以试验构件在结构中的受力, 而构件在结构中的受力恰恰对耐火时间影响很大。最后, 但是该法规定的试验方法有一定的缺点, 他对于测试的耐火时间及耐火等级完全不能进行详细的确定、分级。现在的建筑造型都多变, 功能不一, 体积也较大, 每一个建筑物都的组成都有不同的构建。其次, 构件在结构中的受力难以在试验中实现, 恰恰构件在结构中的受力情况是对耐火时间长短有巨大影响的。在构件处于高温受火时产生的温度受力, 这一影响在却难以在试验中准确的反应出来。可以见得早时期的耐火设计不仅不经济, 而且不安全。

现在的钢结构耐火设计已经从以前的传统试验方法, 转变为更先进的现代计算方法, 其中欧洲等几个大国早在20世纪70年代之时就进行了耐火结构的研究, 用现代的计算方法来替代了以往的传统试验, 可以避免以往试验出现的问题, 可以更好的研究钢结构的设计发展方向。目前世界各国对钢结构采用多种方法进行保护。从原理上说分为两种:1) 截留法又分为:喷涂法、包封法、水喷淋法、屏蔽法。这些方法都是通过一些技术手段, 来提升钢结构抗火极限。喷涂法便是将防火的涂层材料直接喷涂在钢构件的表面上, 形成保护层, 提高钢构件的耐火性;包封法就是用抗火的材料将钢构件包裹起来。包封材料多样, 有放火板材, 砖或者混凝土, 钢丝网涂抹火砂浆等等;水喷淋法是在钢构件上方设置喷淋装置, 起火时, 开始喷水, 水会在钢构件的表面形成连续流动的保护膜, 降低构件温度, 从而提高构件的抗火能力, 达到保护作用;屏蔽法是把房屋的钢构件直接埋藏在耐火的墙内或者顶部, 不暴露在外, 这种方式主要适用于屋盖系统的保护。2) 疏导法:与截留法不同, 疏导法允许热量传到构件上, 然后设法把热量导走或消耗掉, 同样可是构件温度不至升高到临界温度, 从而起到保护作用。

3 钢结构建筑设计时要充分考虑人员疏散问题

钢结构建筑防火设计新方法研究 篇9

关键词：钢结构,防火,设计

钢结构构件防火保护是提高钢结构耐火性能的主要途径。为此, 国内外相关建筑规范均有要求对钢结构构件进行保护的规定。我国的建筑防火规范及钢结构设计标准中也有类似规定, 但不完善、不具体。相对而言, 《高层民用建筑钢结构技术规程》JGJ99—98的规定较具体些, 即要求:钢结构中的梁、柱、支撑及作承重用的压型钢板等应采用喷涂防火涂料或防火板保护。屋盖应采用喷涂防火涂料或自动喷水灭火系统保护。对钢结构构件的耐火保护如何在相关规范中提出合理、实用的要求, 本人认为应该通过分析不同场所的火灾荷载密度、空间高度、钢结构的结构类型、保护对象的性质和功能等因素来确定。在什么情况下应采取何种耐火保护, 什么情况下可以不作保护, 尽量避免不必要的保护或操作性不强的要求, 以节约投资、提高防火投资效益。

1 钢结构防活设计新方法研究与分析

1.1 钢结构构件的被动耐火保护

所谓钢结构构件的被动耐火保护就是一种在火灾中不依靠降低火灾的燃烧热释放率或抑制火灾增长来实现结构不受高温或火焰严重影响的防火保护方法。它只凭所采取的措施自身的热特性, 将结构构件与高温烟气或火焰隔离或吸收构件所接受的热量, 使构件在火灾作用下仍能发挥其预定功能。一般采用不燃的热惰性材料或热导率小且遇热能自行膨胀或炭化的涂敷材料直接包敷在钢结构外面或在火灾时充入循环水冷却保护。

直接包敷保护法是在钢结构表面或外围直接施用防火材料, 如砌筑砖石、浇筑混凝土、抹灰、喷涂防火涂料或包敷防火板等将裸露的钢构件包封或覆盖起来, 达到提高钢结构耐火能力的目的。

(1) 在锅结构构件四周浇筑混凝土或砌筑耐火砖, 如上海外滩的浦发银行 (原汇丰银行) , 浦东世界金融大厦、上海信息大厦。这种方法比较可靠, 但较适合于钥柱的保护。对于梁等其他构件, 施工比较麻烦且自重大;对于初期升温很快的火灾也不太适用。这种保护方法在高温作用下易发生崩裂现象。

(2) 采用硅酸钙板、蚝石板、珍珠岩板、石棉水泥板、石膏板等耐火轻质板材包覆, 如上海希尔顿宾馆、新锦江饭店, 其中蜓石板的最高使用温度为850℃, 石膏板的最高使用温度600℃, 纤维增强普通硅酸钙板的使用温度为650℃~950℃。其中纤维增强普通硅酸钙板在日本高层建筑中的总用量己达防火材料总量的10%, 90年代中期德国和丹麦研制的无石棉纯硬硅钙石绝热板和公安部四川消防科学研究所研制的GF新型钢结构防火板的最高使用温度均可达1100℃。蛙石板和珍珠岩板容重小, 但使用最高温度只有650℃~850℃, 很难达到钢结构耐火保护的目的。

防火板包敷屏蔽保护钢结构构件具有施工方便、成本低、干法施工和耐久、施工质量易控制等优点, 对钢柱、钢梁和楼板均适用, 在建筑钢结构防火保护中有较大发展潜力。

此外, 纤维增强复合材料热容高、烧透时间长, 具有良好的隔热性能, 也是一种较好的耐火包敷材料。这种保护方法可靠、在国外应用比较普遍, 且有相应的标准, 如英国、欧盟、日本和美国等, 但在我国应用还不普遍。这种方法对节点处理的要求较高。

(3) 喷涂钢结构防火涂料, 如上海金沙江饭店、世界广场、上海和北京的国际贸易中心大厦。应用防火涂料来增加钢结构的耐火性能是一种比较传统的方法。膨胀型涂料暴露在高温下, 其膨胀体积可以达到50倍, 有的甚至高达200倍。这样形成的保护层能有效地阻止热量被传导到钢材上。常用阻燃剂的分解温度大部分低于300℃, 能够满足钢结构保护的需要。

(4) 在钢结构构件内部充水保护法。这种方式依靠火灾时向钢结构构件内部充入循环水进行降温冷却, 达到保护钢结构的目的。它需要一套完善的火灾报警联动系统和足够的水源与供水系统, 效果良好, 但成本较高、火灾时增加结构自重、且结构内部需作耐水腐蚀处理。这种方法国内外均试验不多。

总之, 在选用钢结构构件耐火保护材料时, 除需要考虑材料的耐火性能外, 还要考虑材料的耐久性、耐候性、耐腐蚀性、抗反复荷载性能以及高温稳定性等, 使其既能满足功能要求, 又具有一定的经济效果。

1.2 钢结构构件的主动防火保护

钢结构构件的主动防火保护是一种采用建筑内的主动消防措施, 如采取排烟、自动灭火系统, 排除室内热量、抑制火灾增长和灭火, 在火灾发生后从根本上消除高温和火焰对钢结构构件的威胁, 以实现保护钢结构的方法。与被动耐火保护相比, 它是一种更积极的保护方式。

建筑室内火灾的发展都有其规律和发展过程, 见前述。只要在火灾过程中能及时排除积聚在室内的热量, 降低其燃烧热释放率, 就能防止轰燃的发生。实践证明, 在建筑物内设置自动灭火设施, 能有效地抑制火灾的蔓延扩大或扑灭初期火。这样可以降低室内温度, 使建筑结构得到保护, 并为人员疏散创造良好的条件与环境。因此, 当根据场所内的可燃物性质和可能的火灾规模、结构体系设计和建筑的性质与功能, 选用相适用的自动灭火设施, 能够扑灭该场所内的初期火而不致使火灾扩大或蔓延时, 就可以适当降低对钢结构耐火性能的要求。但应注意, 钢结构的耐火保护是对整个钢结构体系而言的, 设计时应考虑结构间的传热与内力分布影响。此外, 建筑物内设置的灭火设施是否能在火灾时发挥作用, 除应按照规范和有关标准要求选用合格产品、保证安装质量外, 还与日常是否有良好的维护与运行密切相关。

2 结语

受保护的钢结构的耐火性能受其保护方式、保护材料类型及其厚度、施工质量等影响。不同的钢结构保护材料具有不同的特性和适用性, 选用时应根据保护结构的形式、环境条件、建筑内主动消防设施设置情况、当地消防管理水平等具体情况, 通过经济分析综合确定。要保证这些保护方法在火灾时发挥预定功能, 还应加强施工中的产品质量、施工质量和日常维护管理的控制。

参考文献

[1]韩林海, 毛小勇, 经建生, 等.钢一混凝土组合楼板耐火性能及耐火设计关键技术研究[R].公安部天津消防科学研究所研究报告, 2005.

[2]袁风林.GF板用于钢结构防火保护的研究[D].暨第三全国钢结构防火技术研讨会论文集, 上海, 2006:4.