钢结构建筑防火设计和保护策略探究

2016-07-17张祥伟崔均锋

大科技 2016年21期

关键词：建筑防火水幕厂房

张祥伟崔均锋

钢结构建筑防火设计和保护策略探究

张祥伟崔均锋

在工业厂房、住宅建筑工程施工建设过程中，常会用到钢结构。钢结构建筑防火、耐火保护设计非常重要，本文将对此进行研究，并在此基础上谈一下笔者的观点和认识，仅供参考。

防护设计；钢结构建筑；保护策略；研究

1 钢结构建筑防火设计要点

一防火设计之初，应当全面了解其施工建设工艺流程、成品半成品以及原材料等，基于对未来可能出现建设的洁净车间高危险等级考虑，还应当避免遗留后续问题。目前钢结构防火与保护时间，都是严格按照建筑设计防火规范等规定，对钢结构建筑构件的耐火极进行确定的。①对钢构件耐火保护，以确保火灾发生时温度不会超过临界点，而且结构在火灾中的稳定性不受严重影响；②对钢结构厂房内进行防火分区，以免火势向其他地区蔓延。利用防火墙将钢结构厂房分隔，存在着一定的不可行性。这主要是因为钢结构厂房的大空间分割，会影响内部空间的通透度；从工艺要求来看，施工应用保持连续性，而且厂房内的组织工作不能中断。基于生产管理的视角来看，很多建设方不会接受该种设计方案。对此，笔者建议利用防火门或者防火卷帘，对防火分区进行划分。

同时，在钢结构建筑防火设计过程中，还可采用自动喷水灭火设施对防火分区进行划分，设置自动喷水灭火装置，每一层的最大防火分区面积至少增加一倍。第一以自动喷水灭火系统设计规范为基础，进行优化设计。钢结构建筑高度超过8m者，自动喷水灭火系统将失去了意义。实践中，如果没有特殊的工艺要求，则应当尽可能对防火分区进行划分，这对减少火灾的蔓延非常有利，而且为火灾发生时的人员及时疏散以及火灾扑救，提供了非常有利的条件。对于防火分区而言，应当以分隔局部堆放大量的易燃可燃物等部位作为重点，并且根据火势情况及其蔓延趋势，对应选择防火墙、水幕以及防火卷帘等进行分隔。其中，水幕可在一定程度上起到防火墙的作用，并且利用独立的水幕作为防火分隔，效果非常的好。对于防火水幕带而言，建议选择喷雾型喷头或者雨淋式水幕喷头。一般而言，水幕喷头排列至少三排，水幕的宽度至少5m，流量在2L/（s-m）以上。从应用实践来看，该种分隔方式比较灵活，理论上来讲跨度再大均可。正常情况下，一旦发生火灾并需防火分隔，即可立即有效的将其分隔开来。然而，将独立的水幕作为防火分隔解决方案，需水量非常的大，而且厂房中火灾开始时表现出局部性特点，只需若干个灭火器即可应对之。在此过程中，应当对水幕启动时机进行严格控制，以免出现误动。笔者建议，在设计过程中，采用人工方式启动。实践中可以看到，因填充材料具有可燃性特点，聚氨酯以及聚苯乙烯等建材耐火性相对较差，采用该建筑火灾荷载可提高9～30%。在低等级钢结构厂房中，需严格控制以及改造火灾危险性用途。

目前多数钢结构厂房采用的是自然通风排烟模式，较之于机械排烟模式，有其自身的优点。易溶性排烟窗在现代钢结构建筑中的应用比较适合，在满足自然采光条件下，可起到有效排烟作用。自然条件下，风速越小，火源上方顶部位置的排烟就越快。基于此，在钢结构建筑中建议考虑在适当的位置布设天窗，或者在墙壁上布设更多的通风口。火场破拆排烟过程中，应当破拆上风向的门窗和墙壁，使其快速的排烟，减缓火势蔓延。

2 以钢结构建筑防火保护方法

2.1 截流法

截断因火灾发生而产生的热流量向构件传输，使钢结构构件在一定的时间范围内温度胜过不超过临界温度。具体而言，就是在钢结构表面布设保护材料，一旦发生火灾，先将高温传给保护材料，然后再传给钢结构构件。设计过程中，所选材料具有较强的热容性，可以有效阻滞热流向钢结构传输，起到很好的保护作用。该种方法，又包括喷涂法、屏蔽法以及包封法和水喷淋法，具体分析如下：①喷涂法：对于喷涂法而言，其主要是利用喷涂机具把防火涂料喷于钢结构构件表面上，从而形成保护层。从实践来看，该种防火保护方法适用范围比较广泛，在任何钢结构构件保护过程中均可应用；②包封法：该种方法是在钢结构构件的表面做一层耐火保护层，然后将构件有效的包封在里面；③屏蔽法：该方法是将钢结构包藏于墙体或者吊顶中，在钢梁、屋架下作耐火吊顶。一旦发生火灾，钢梁、屋架温度升高延缓，这在很大程度上可以有效提高钢结构构建的耐火能力。值得一提的是，该种方法可以增加钢结构建筑室内美观度，但吊顶位置的接缝以及孔洞处处，一定要严密，以免出现窜火现象；④水喷淋法：该种方法在钢结构顶部位置布设喷淋供水管网，一旦发生火灾，就会自动启动喷水装置，并在钢结构建筑构件表面形成连续流动水喷，起到有效的耐火保护作用。

2.2 疏导法

较之于截流法，疏导法有其差别。疏导法应用条件下，可将热量传至钢结构构件之上，并将热量带走；改造方法的应用，可使钢结构构件温度不会升高至临界温度，保护作用得以体现。疏导法是一种充水冷却型保护方法，比如美国匹兹堡的钢铁公司大厦，就利用了疏导法，在空心封闭截面中充满水，一旦发生火灾，钢结构构建将从火场吸收的热量传输给水，通过水蒸发将热量带走。从理论上来讲，该种方法可以很好地起到保护钢结构的效果。该方法应用过程中，钢结构构件类似于盛满水被加热的一种容器，只要充满了水，而且水位达标，钢结构构件所吸收的热量即可不断被带走。冷却水通过高位水箱补充，水蒸气从排气口中排出。如果钢结构柱的高度过高，则可将其分成若干个循环系统，以免柱底水压过大；为了有效防止水结冰、锈蚀，可在水中适当添加一些阻锈剂或者防冻剂等。水冷却不仅可以单根柱自成一个系统，而且也可以多根柱相互联通。其中，前者主要是靠水蒸发来散热，而后者不仅可以蒸发散热，而且还可借水温差形成一个循环，将热量导入温度相对较低的结构柱之中。

2.3 涂防火涂料

钢结构建筑防火涂料，主要有超薄型、薄型以及厚型和矿物棉类的钢结构防火涂料。具体有以下应用要求：防火涂料具有难燃烧性，使钢结构与空气之间不接触，以免基材着火燃烧；当防火涂料遇火时，就会受热分解，然后释放出不燃烧的气体，并将基材因受热分解而释放的易燃气体、空气内的氧气冲淡，这有利于抑制燃烧。燃烧被视为一种游离基造成的连锁反应，含氨和磷的涂料受热分解以后，释放出活性自由基团，结合有机自由基以后，通过中断连锁反应，可使燃烧速度降低。