浅谈钢结构防火设计
2015-05-12徐芳洁何锴
徐芳洁 何锴
摘 要：钢结构因具有轻质高强且韧性好、便于施工的特点被广泛应用于结构建筑中，但钢结构仍然有一个很大的缺陷：耐火性差，钢材在外界温度到达400摄氏度时强度将会降至常温时强度的二分之一，且在600摄氏度时，钢材将丧失强度和刚度。随着各种大型钢结构的迅速发展，钢结构建筑所带来的防火安全问题也受到越来越多的人的重视，本文从钢结构的特点和防火性能出发，探究了钢结构的防火设计。
关键词：钢结构；防火设计
1 钢结构的建筑的优点
1.1 钢结构设计灵活自由
钢结构建筑能够满足超高度和超跨度的要求，设计自由灵活，可以满足不同用户需求，如果将钢结构应用于超高层及超大跨度建筑中，还可以缓解目前人多地少的矛盾，使人们拥有更广阔的生活空间。
1.2 综合造价较低
钢结构建筑承载力高、密闭性好，比传统结构用料省，易拆除，且回收率高，并且降低了基础处理的费用从而降低建筑成本。
1.3 符合环保和可持续发展的要求
钢结构的外围墙体多采用如节能砖、防火涂料等新型保温材料，符合国家绿色环保、节能减排的政策；同时，钢结构在施工不使用粘土砖，也减少了沙石及水泥的用量，从而减少了施工中对环境的的粉尘污染及噪声污染。
2 钢结构建筑的火灾危险性
2.1 钢材的耐火性能差
钢结构的耐火性能首先取决于刚才本身的耐火性能，钢材虽然具有一定的耐热性，但在高温作用时，钢材强度会急剧下降，变形也将增大，钢材的性能在200摄氏度以内没有很大变化，但在430至540摄氏度时强度将会急剧下降，且当温度超过600摄氏度时，将不能承担荷载。
火灾时，如果温度高于450摄氏度，钢结构就将无法承担上部荷载，并发生很大变形，甚至坍塌。
2.2 在大跨度钢结构中火灾更容易蔓延
钢结构建筑的一个显著特征就是大跨度，开间大，内部空气流通好，且门窗洞口较多，一旦发生火灾，火势将迅速蔓延，难以抑制。
2.3 整体连接性好，变形后易大面积坍塌
在火灾中，钢结构建筑中的承重钢结构构件在高温下强度降低，膨胀变形，极易失去承载能力，因钢结构整体的连接性较好，局部一旦受到破坏，整个结构就可能发生坍塌和破坏。
3 钢结构的防火设计
钢结构由于其材料的性能特点，在火灾中钢结构构件的很难避免失效和变形，我们设计的目的就是尽可能的提高其耐火极限，是钢结构在火灾发生后一定时间内保持必要的稳定性，不至于立即坍塌。
3.1 确定合理的耐火等级
确定建筑的耐火等级时，要结合建筑的防火特性和重要性，不同的建筑使用功能和重要性不同，火灾的危险性也各不相同，要根据规范确定建筑的火灾危险性来确定建筑的耐火等级，并且核对其判断是否正确，过低时建筑将安全性降低，过高则造成不必要的浪费。
3.2 钢结构的防火保护
钢结构的防火保护要尽量做到安全无毒、在一定温度内可以有效地保护钢结构、具有一定的韧性可以在钢结构受热变形时仍能发挥作用、经济合理。目前主要有以下几种防火方法。
3.2.1 钢结构防火涂料
钢结构防火涂料分别有厚型、薄型、超薄型等，厚型的厚度超过8毫米，喷涂在构件表面，由于其厚度较厚，且导热率很低而在高温下可以对构件起到隔热的作用，薄型和超薄型施工更加方便，可喷可涂，并且能在 膨胀而保护构件。
3.2.2冲水法
在空心钢构件中可以通过在其内部充水来防御火灾，由于水可以在空心钢构件中循环，且可与水管相接，不断引入凉水来降低钢结构的温度，引用这种方法时，构件需要满足防渗防腐的要求，但是造价较低且非常有效。
3.2.3 防火厚板包覆法
用石膏板、无石棉硅酸钙隔热板等包覆在构件表面，施工简单方便，造价低、环保无污染、耐老化，在钢结构防火保护中应用很广。
3.2.4 浇筑混凝土砌筑砖块法
可以用石膏、石棉水泥或轻混凝土做成预制板，用钉子、螺栓或胶黏剂固定于钢结构构件上，也可以在钢结构外现浇混凝土并用钢丝网加固形成保护层。这种保护方法强度较高，耐久性好。
3.3 人员的疏散问题
钢结构建筑的防火设计中一定要考虑到人员的疏散问题，要根据人员的密度和建筑结构特点，认真严谨地对疏散路线进行设计，符合安全疏散距离和疏散宽度的要求，保证火灾时人员能安全逃脱。
4 结论
要使钢结构可以得到更加广泛的应用，对钢结构的防火设计是其关键一步，希望随着科技的发展和对钢结构防火的进一步研究，钢结构防火材料可以更加廉价，性能也更加可靠，是钢结构的应用和发展更加安全、合理、可靠。
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