钢结构住宅防火技术探析

张春艳

摘 要：近年来，厂房、仓库、体育馆、展览馆、超市、住宅等大型建筑应用轻钢结构越来越广泛，超高层钢结构和大跨度结构建筑也应运而生。通常人们认为钢结构建筑物既坚固又无火灾之虑，但是，钢结构在防火方面却存在很大的缺陷，其实钢结构建筑的耐火极限十分低，当火灾发生时，随着温度的上升钢材的强度会急剧下降。据理论计算，在全负荷情况下，使钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为500左右，而一般火场温度达到800～1000钢结构防火保护措施及选择原则。钢结构防火保护措施及选择原则，在这样高的温度下，裸露的钢结构会很快出现塑性变形，产生局部破坏，造成钢结构整体倒塌失效，而且破坏后的钢结构很难修复，国内外有关这方面的火灾教训是极其深刻的。

关键词：钢结构；住宅建筑；防火技术

1 引言

目前国内民用建筑越来越多的采用钢结构为主体结构，钢结构民用住宅也正在蓬勃发展，其中却隐藏着许多的安全隐患，以火灾最为普遍也最具危害性。本文介绍了钢结构住宅的消防安全问题，并给出了钢结构住宅防火的技术措施。

2 钢结构建筑的特点

2.1 材料的强度高，塑性和韧性好

钢材和其它建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比.强度要高得多。因此，特别适用于跨度大或荷载很大的构件和结构。钢材还具塑性和韧性好的特点：塑性好，结构在一般条件下不会因超载而突然断裂；韧性好，结构对动力荷载的适应性强。良好的吸能性和延性还使钢结构具有优越的抗震性能。另一方面，由于钢材的强度高，做成的构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的要求，强度有时不能充分发挥。

2.2 有利合理布置功能区间

在居住建筑中，建筑师和居民一直希望能够有大跨的无竖向结构的空间，这样，可以根据需求进行灵活隔断，使室内布置呈多样化。传统住宅由于所用材料的性质，限制了空间布置的自由。钢结构住宅可以利用钢材强度高的特点，采用大开间柱网布置，使建筑平面分隔灵活，可以利用非承重墙体灵活分隔室内空间，形成开放式住宅。同时，利用钢结构连接简单的特点，在垂直平面内比传统结构能更好地应用错层、跃层结构。由于钢结构住宅的构件截面尺寸小，可以增加使用面积，提高得房率。

3 钢结构住宅的防火安全问题

3.1 住户装修对钢结构防火保护层的破坏

商品住宅销售给居民购房者，住户通常会对房屋进行个性化装修。住宅建筑如果采用钢结构体系，即使对其采取了防火保护措施，由于入住居民缺乏这方面专业知识，不知其重要性，在装修过程中未对其进行保护，一旦钢结构保护层被破坏甚至剥落，往往不会进行修复，一旦发生火灾，会影响到建筑主体结构安全，造成生命财产损失.

3.2 消防设施相对缺乏

对于其他民用建筑的消防设施，如消防报警系统、自动喷淋系统，国家防火规范都有比较明确的要求。住宅建筑长期以来作为量大面广的经济类建筑，造价、投资标准较低，除高度超过100米的超高层住宅和属于一类高层建筑的高级住宅的居住用房应设置自动喷水灭火系统外，其它类型的多、高层住宅均只须消火栓系统。由此可见，如同样采用钢结构体系的民用建筑，住宅建筑由于规范没有要求设置自动喷水灭火系统，其消防安全系数相对来说就比较低。

4 钢结构住宅的实用防火技术

4.1 采用外包層

包括所有以包覆法保护钢结构构件以抵御火灾的材料和方法。细分有实体外包和板材外包。最常用的实体外包法是将现浇混凝土浇灌于临时模板中以封闭钢柱钢梁。另外也可以用各种不燃砌块砌筑在钢材周围，还可以采用防火板外包等方式。

防火板作为钢结构直接包敷保护法的一种，此种钢结构防火方法早已在建筑工程中应用。早期使用的防火保护板材主要有蛭石混凝土板、珍珠岩板、石棉水泥板和石膏板，还有的是采用预制混凝土定型套管。板材通过水泥砂浆灌缝、抹灰与钢构件固定，或以合成树脂粘结，也可采用钉子或螺丝固定。这些传统的防火板材虽能在一定程度上提高钢结构的耐火时间，但其施工周期长，在结构造型及接缝处理上存在着明显的不足。由此人们只好把重点投向防火涂料，板材保护因而发展缓慢。

4.2 水冷却法

包括注水和淋水两种方法。

为了控制钢结构的温度，水冷却注水法的主要实现方法是在内部中空的钢柱内进行注水，并与上部的冷却水水箱连同，形成一个可以内部循环的冷却封闭系统。当外界发生火灾而导致钢结构温度升高的时候，钢结构和内部的冷却水会进行一个能量交换，两者之间存在一个温度的传递。然后钢柱内的冷却水由于温度的升高，随即和上部冷却水水箱中的水进行热量交换，这样就形成了一个冷却水的循环，随着循环的进行，不断带走钢结构上面的温度。

而水淋冷却法是在钢结构上部布置自动喷淋系统，发生火灾时，启动喷淋在钢结构表面形成一层连续的水膜，达到保护作用。

4.3 采用防火涂料

防火涂料是一种功能性的涂料，除具有一般涂料的防护和装饰功能以外，还具有防火的特殊功能。

钢结构防火涂料刷涂或喷涂在钢结构表面，起防火隔热作用，防止钢材在火灾中迅速升温而降低强度，避免钢结构失去支撑能力而导致建筑特垮塌。防火涂料分为厚型钢结构防火涂料、薄型钢结构防火涂料、超薄型钢结构防火涂料三种。以下一一介绍：

（1）厚型钢结构防火涂料厚型钢结构防火涂料是指涂层厚度为8～50㎜的防火涂料，耐火极限一般为0.5h～3h。发生火灾时，涂层布产生膨胀，而是依靠本身的低导热性、不燃性阻隔热量，使钢结构升温速度延缓，以保护构件性能强度不被损坏。目前国内厚型钢结构防火涂层的使用十分普遍，在其防火涂层完整未损坏的情况下，防火效果一般不会随着时间的推移而流失。

（2）薄型钢结构防火涂料，薄型钢结构防火涂料指的是厚度在2㎜～7㎜之间的防火涂层，该涂料对水性聚合物的性能有很高要求，一般要求其对于钢材具有良好的附着性、耐水性和耐久性。耐火极限一般在2小时左右，与厚型钢结构涂料相比具有较好的装饰性能，但是由于性能弱于超薄型防火涂料，因此，在超薄型防火涂料出现之后，它的市场份额逐渐被取代。

（3）超薄型钢结构防火涂料，该类防火涂料弧度小于3㎜，一般为溶剂型，具有黏结性强、流动性好、耐水性强、装饰性好等优越性，在火灾发生时，高温会促使其发生膨胀，从而形成坚硬致密的保护层。该保护层耐火冲击性强，能够有效延缓钢材的升温，从而保护钢结构性能不受损坏。由于其较于厚型钢结构防火涂料和薄型钢结构防火涂料所具有的明显优势，目前超薄型钢结构防火涂料已经成为建筑行业普遍使用的材料和消防部门大力推广的安全材料，是当今乃至未来社会中都很有发展前途的一类产品。

5 结语

总而言之，钢结构在建筑施工中的应用越来越广泛，在具体的施工过程中，要该严格审查建筑的重要的等级，从而选取合适的防火材料，并且要制定合理正确并且可以实行的防火标准规范，防患于未然，加强钢结构建筑的防火力度，为钢结构建筑的顺利施工，打下坚实的基础。

参考文献：

[1] 孙立春.浅谈建筑钢结构的防火处理[J].牡丹江大学学报，2008（2）.

[2] 郑涌林.关于钢结构建筑防火[J].低温建筑技术，2007（1）.