鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法探析

■林碧群

（福建省莆田市公安消防支隊(duì)城廂區(qū)大隊(duì) 福建 莆田351100）

鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法探析

■林碧群

（福建省莆田市公安消防支隊(duì)城廂區(qū)大隊(duì) 福建 莆田351100）

我國的建筑類型多種多樣，建筑特點(diǎn)也是截然不同，而鋼結(jié)構(gòu)作為一種比較重要的應(yīng)用較為廣泛的建筑類型，它的防火保護(hù)工作關(guān)乎整個(gè)國民的生產(chǎn)安全和社會(huì)穩(wěn)定，因此加強(qiáng)對鋼結(jié)構(gòu)防火方法的研究是順應(yīng)整個(gè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的需要。本文從防火方法角度出發(fā)，對鋼結(jié)構(gòu)的防火方法進(jìn)行深入的探究，對傳統(tǒng)的防火方法進(jìn)行探討，對新型的防火方法做出進(jìn)一步的展望。

鋼結(jié)構(gòu)建筑防火方法探析

0 前言

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長、科技的不斷進(jìn)步，我國的建筑水平也在穩(wěn)步提高，新的建筑思路，新的應(yīng)用材料，新的建筑方式正在科學(xué)技術(shù)的帶領(lǐng)下不斷地涌現(xiàn)。而鋼結(jié)構(gòu)作為目前建筑領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)最為成熟的建筑類型，不僅能夠很好的適應(yīng)當(dāng)前的建筑潮流，而且與混凝土等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比更是有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。但鋼結(jié)構(gòu)耐火性較差，例如911事件發(fā)生后，世貿(mào)大廈整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)建筑物在飛機(jī)爆炸產(chǎn)生的高溫下僅僅堅(jiān)持了不到30分鐘便轟然倒下，造成了3000多人遇難和1000多億損失，因此對鋼結(jié)構(gòu)要進(jìn)行防火保護(hù)。

1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)建筑目前之所以能夠應(yīng)用在強(qiáng)度要求較高，跨度較大的建筑上，是因?yàn)殇摻Y(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度大，韌性好，強(qiáng)抗震性的特點(diǎn)，因此在一些大型建筑的身上便能夠看到許多的鋼結(jié)構(gòu)；同時(shí)與其它建筑類型相比，鋼結(jié)構(gòu)建筑完工快，施工效率高，建筑成本降低，這就是鋼結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)勢。

然而鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)也是顯而易見，鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火性較差，據(jù)統(tǒng)計(jì)溫度為45℃時(shí),鋼材的屈服強(qiáng)度將降低1/2;溫度達(dá)到70℃時(shí),鋼材屈服強(qiáng)度變?yōu)?。鋼結(jié)構(gòu)在溫度達(dá)到400℃

時(shí)，其強(qiáng)度降低1/3；溫度達(dá)到500℃，其強(qiáng)度降低1/2；溫度達(dá)到600℃時(shí)，其強(qiáng)度降低2/3，很容易失去其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；同時(shí)作為鋼鐵材料它的傳導(dǎo)熱的能力也是非常突出，因此面對火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)建筑物很容易發(fā)生形變。附表1：建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限。

2 結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的方法

2.1 涂抹防火涂料法

涂抹防火涂料主要針對鋼材料耐火性較差的特點(diǎn)，根據(jù)涂料厚度分為超薄型涂料，薄型涂料和厚型涂料，超薄型涂料厚度不超過3mm,薄型涂料厚度在3mm-7mm之間，薄型涂料粘性強(qiáng)度≥0.17mpa,耐水性≥24h，耐火時(shí)效不低于0.7h；厚型涂料厚度在7mm-45mm之間，密度≤600 kg/m3粘性強(qiáng)度不低于0.05Mpa，熱傳導(dǎo)［W/（m K）］≤0.11；抗壓強(qiáng)度≥0.4Mpa；耐水性≥24h；耐凍次數(shù)≥18次；它的原理是將防火涂料均勻的涂抹在鋼結(jié)構(gòu)上，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，涂抹的防火涂料，便能有效的起到隔熱作用，有效的延緩鋼結(jié)構(gòu)到達(dá)臨界溫度的速率。這種方法也是目前最為人們所接受的方法，原因在于它的方法簡單，成本較低，效果明顯，而且有些涂料還起到防腐蝕，防生銹以及裝飾的功能，可謂是一舉多得，但是涂抹防火涂料僅僅能夠延緩鋼材料溫度升高的速率，并不能完全的隔熱，因此還有一定的局限性。

2.2 附著耐火層法

對鋼結(jié)構(gòu)表面附著耐火層也是目前建筑市場上很普遍的一種方法，其原理與涂抹法類似，都是通過在鋼結(jié)構(gòu)表面附著防火板，防火板厚度在7mm-14mm之間，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)隔絕熱量，從而很好的保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。目前市場上應(yīng)用較廣的防火板主要有混凝土，水泥，瓷磚等隔熱較強(qiáng)的材料，將鋼結(jié)構(gòu)包裹在上述幾種隔熱材料中有機(jī)的整合到一起，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，外面包裹的防火板便能夠很好地隔熱。而近幾年興起的防火厚板技術(shù)其實(shí)與上述耐火層原理相同，只不過防火厚板具有導(dǎo)熱性差，導(dǎo)熱指數(shù)≤0.08W/mK，同時(shí)材料堅(jiān)固耐彎折，抗折強(qiáng)度為0.7～2.4MPa;密度較小在400～500kg/m3左右,同時(shí)耐1000℃以上高溫，在高溫烘烤下3h，體積收縮≤3%，因此這種厚板具有更加突出的防火功能。

2.3 屏蔽法

屏蔽法是將耐火材料放置在鋼結(jié)構(gòu)的周圍，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)旁邊的耐火層可以隔絕熱量，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)，延緩鋼結(jié)構(gòu)溫度的升高速率，原理與附著耐火層類似，不過附著耐火層法是將耐火層緊密的包裹在鋼結(jié)構(gòu)上，而屏蔽法還有一定的空隙，這就是兩者最大的不同。

2.4 水噴淋法

水噴淋法的工作原理是將要保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的頂部安裝高溫預(yù)警噴頭或者煙霧預(yù)警噴頭，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，高溫的火焰或者濃煙會(huì)觸發(fā)高溫預(yù)警或者煙霧預(yù)警，噴頭會(huì)自動(dòng)噴發(fā)流水在鋼結(jié)構(gòu)上，在鋼結(jié)構(gòu)上形成一層水流保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)免遭高溫侵蝕，當(dāng)然在某些特殊場合像是酒店或者商場，有些高溫預(yù)警噴頭會(huì)起到一定的滅火作用。水噴淋法由于其原理簡單，成本低廉，防火效率高，還能抑制火勢蔓延，已經(jīng)大范圍的應(yīng)用在很多服務(wù)類場所。

2.5 充水法

充水法適應(yīng)于空心鋼結(jié)構(gòu)，其原理是在空心的鋼結(jié)構(gòu)中注入冷水，水的比熱容比較高，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，利用鋼結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)熱的特點(diǎn)，鋼結(jié)構(gòu)中的水可以吸收大量的熱量，從而降低鋼結(jié)構(gòu)的溫度，使其達(dá)不到鋼結(jié)構(gòu)的臨界溫度，保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)；同時(shí)空心鋼結(jié)構(gòu)中的水是循環(huán)利用的，當(dāng)水的溫度過高時(shí)便會(huì)通過循環(huán)系統(tǒng)交換熱量，從而可以長期保持對熱量的吸收。

以上五種方法是當(dāng)前市面上應(yīng)用范圍比較廣泛且效果比較顯著的方法。像是涂抹防火涂料法，附著耐火層法，屏蔽法，水噴淋法這四種方法有著原理性的一致性，都是在鋼結(jié)構(gòu)上添加隔熱層，可以有效地隔絕熱量，延緩鋼結(jié)構(gòu)溫度上升速率，從而有效的彌補(bǔ)鋼結(jié)構(gòu)耐熱性差的缺陷。而最后一種方法充水法則不然，它的原理是當(dāng)火焰高溫接觸鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，通過鋼材料的傳導(dǎo)熱將結(jié)構(gòu)中的熱量傳遞到空心鋼結(jié)構(gòu)中的水中，再通過水循環(huán)將溫度傳導(dǎo)出去，從而有效的將溫度控制在鋼結(jié)構(gòu)的臨界溫度之下，利用這種原理保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)。

3 結(jié)束語

建筑行業(yè)的快速發(fā)展離不開防火材料和防火方法的研究和突破，而對于像鋼結(jié)構(gòu)這種目前被大規(guī)模使用的建筑類型，如何更好的解決其耐火性差的短板，將成為以后防火方法研究的重點(diǎn)。以上五種方法應(yīng)用于各行各業(yè)，每種方法都有其特殊性和局限性，在做防火措施時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮鋼結(jié)構(gòu)上的不同位置適合哪種方法，哪種防火材料與當(dāng)前結(jié)構(gòu)類型最匹配，使用哪種工藝手段才能更有效地降低防火成本，以及考慮不同工程需要的防火時(shí)效性等問題，根據(jù)具體問題和具體工作，做出科學(xué)合理的防火措施才是今后鋼結(jié)構(gòu)防火方法實(shí)施的核心。

[1]閆百慧,侯靜.建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火處理 [J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2009(2).

[2]鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程.公安部四川消防科學(xué)研究所,1990.

TU998.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-12-476-1