基于装配式钢结构建筑防火探析

于雷

摘 要：在二十一世纪，我国的经济发展已经走上了高速公路。经济的高速发展和人民及社会对于安全意识的提高都要求我们在建筑防火领域的技术要有长足的进步。为满足飞速增长的城市人口和城市土地价值，装配式钢结构建筑的应用越来越广泛。但是装配式钢结构建筑放在拥有种种优点的同时，其防火问题也是一项必须引起重视的内容。虽然钢材本身不会燃烧，但是受热容易变形，且具有良好的导热能力。再加上高层装配式钢结构建筑的火灾本身具有疏散难，救援难，指挥难等缺陷。

关键词：装配式钢结构建筑；防火；防火材料

1 装配式钢结构建筑的消防隐患

1.1 耐火性不足

虽然钢材结构自身的强度很大，但是在遭受高温时非常容易变形，这将会导致钢材强度急剧下降。大量的火灾案例显示，在无防护措施的情况下，火灾中建筑的钢结构在20分钟以内便会达到540℃以上，此时钢材的强度、弹性、承载力等数值将迅速下降。在600℃左右时其结构强度近乎为零。因此火灾造成的高温很容易使钢结构建筑变形倒塌，引起严重后果，同时钢材具有良好的导热能力，在发生火灾时会将热量传导到建筑其它部分，这很容易导致火势蔓延。

1.2 建筑结构复杂

装配式钢结构建筑的主要应用领域是高层建筑。这类高层建筑中通常存在电梯井、楼梯间、通风口等竖向通道，这些通风结构很容易导致火灾在楼层间迅速扩散，是建筑中防火的重点。同时高层装配式钢结构建筑具有结构封闭，楼层高，人口密度大的特点。建筑一旦失火，内部情况极为复杂。再加上建筑内大量的人口难以及时疏散，过高的楼层难以灭火。因此存在疏散难，救援难，指挥难等致命问题。

2 装配式钢结构建筑的防火方案

幸运的是，随着我国经济进一步发展，科技快速进步，人民教育水平和消防意识的不断提高，在技术和管理层面上针对装配式钢结构建筑的防火措施已经得到有效发展。而管理制度的完善和经济的发展也使得上述防火措施得以越来越普遍的应用在实际生产之中。

钢结构自身在火灾面前存在种种无法改善的缺陷，只能通过防火材料来加以解决。钢结构本身应使用高温岩棉+防火板来进行包裹保护，以与火灾的高温隔离。具体方法为以轻钢龙骨做骨架，内部充填高温岩棉，外部用防火板固定。其中需要注意的是其中高温岩棉的使用寿命往往只有20年左右，而装配式钢结构建筑本身的设计寿命在75～100年以上，因此应当注意更换。而电梯井、排烟井、排风井等竖直通过楼板的结构更应当注意做好防护。

同时应当对所使用的防火涂料的生产许可证、产品批号、使用期限等进行严格审查，避免使用劣质或失效的产品。并且，在使用防火涂料前请有效清除材料上的灰尘、油垢和锈蚀等，避免出现材料脱落和空鼓，影响发挥效能。

要使钢结构材料在实际应用中克服防火性能不足这一缺点，必须对其进行防火处理。防火处理的目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的等级范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落的措施有多种，关键是要根据不同情况采取不同方法。但无论采取何种方法，其原理是一致的。目前，大多数钢结构采用了钢结构防火涂料喷涂保护，也有采用板型材和现浇混凝土保护的。下面介绍几种不同的钢结构防火保护方法：

截流法是在构件表面设置一层保护材料，其原理是利用保护材料截断或阻滞火灾产生的热量传向钢构件，从而使构件在规定时间内的温升不超过其临界温度。实际火灾中，火灾产生的高温首先传给这些保护材料，再由保护材料传给构件。由于保护材料的热导率较小，热容较大，能很好地阻滞热量向构件的传，从而起到保护钢构件的作用。截流法又可分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法等几种。

（1）喷涂法。喷涂法主要是指用喷涂机具将防火涂料直接喷涂在构件表面，形成保护层。它的适用范围最为广泛，尤其是施工不受钢构件几何形状的限制，可用于任何一种钢构件的防火保护。近年来又发展了刷涂、抹涂、辊涂等多种防火涂料施工工艺。

（2）包封法。包封法是用耐火材料把构件包裹起来。包封材料有防火板材、混凝土或砖、钢丝网抹耐火砂浆等。当采用石膏板、蛭石板、硅酸钙板、珍珠岩板等硬质防火板材进行包封时，板材可用胶黏剂或钢件固定。当用岩棉、矿棉等软质板材包封时，应用薄金属板或其他不燃性板材包裹起来。此方法适用于梁、柱、压型钢板、楼板的防火保护。

（3）屏蔽法。就是把钢结构包藏在耐火材料组成的墙体或吊顶内，在钢梁、钢屋架下作耐火吊顶，火灾时可以使钢梁、钢屋架的升温大为延缓、大大提高钢结构的耐火能力，而且这种方法还能增加室内的美观，但要注意吊顶的接缝、孔洞处应严密，防止窜火。

（4）水喷淋法。水喷淋法是在结构顶部设喷淋供水管网，火灾时自动启动（或手动）开始喷水，在构件表面形成一层连续流动的水膜，从而起到保护作用。

上述方法的共同特点是设法减小传到构件上的热量，因而统称为截流法。

（5）疏导法。疏导法与截流法的不同之处在于它允许热量传到构件上，然后设法把热量导走或消耗掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起到保护作用。疏导法目前仅有充水冷却保护这一方法。该方法是在空心封闭截面中（主要为柱）充满水，火灾时构件把从火场中吸收的热量传给水，依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走，构件温度便可维持在较低的水平。水冷却法既可单根柱自成系统，又可多根柱联通。前者仅依靠水的蒸发耗热；后者既能蒸发耗热，又能借水的温差形成循环，把热量导向非火灾区温度较低的构件。从理论上讲，这是钢结构保护最有效的方法。

综合评价上述几种方法，疏导法和水喷淋法系统造价高、施工与日常维修均比较困难；屏蔽法保护的构件形式有限，因此目前应用最广泛的是喷涂法和包封法两种防火保护方式。

（1）完善消防系统。建筑的防火构建虽然能有效避免高温对钢结构的破坏，但在其它方面并无法起到太大作用，因此不能单单凭借防火构建来预防火灾。在建筑中应安装完善的火灾报警系统和消防设备，并定期进行检查，及时更换过期和失灵的设备。在设计建筑时也应预先考虑到发生火灾时的人员疏散，安全通道应当符合标准，并进行定期检查，以免安全通道被杂物阻挡。因此，对于参与装配式钢结构建筑设计和建造的专业人员，以及对建筑进行日常维护的工作人员，应当开设严格的消防资质考试，并定期安排复查。

（2）加强消防安全的管理和宣传。加大对公众消防安全的宣传力度，同时加强对消防安全的管理和监督。建筑施工方应当对防火材料以及报警系统的购买途径加以严格审核，严防偷工减料，避免使用劣质或失效的产品。并且在竣工后将相关资料存档，做好责任到人。在这过程中，应当由具有资质的第三方部门随时进行监管。消防管理方应当严格进行监管，协调好各部门之间的协作，并定期对从业人员进行考核。同时根据实际情况对户主开设消防安全相关的宣传和培训。

3 结束语

如今，我国城市化进程速度飞速增长，装配式钢结构建筑得到广泛应用。但是相应的消防措施和安全意识并没能跟上城市化的发展。因此，只有完善装配式钢结构建筑的防火措施，加强对有关部门的监管以及对普通民众的宣传，才能使建筑的防火措施与现代化发展想结合，从而更进一步促进我国城市化的发展。

参考文献：

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