浅析钢结构建筑的防火

【摘要】随着国家推广发展装配式建筑，部分省份发文加强钢结构装配式住宅试点项目工程建设，在当前及未来的建筑工程领域和建筑材料市场之中，钢结构形式正逐渐占据较大的市场份额，未来将出现钢结构建筑与传统的钢筋混凝土建筑大量并存的状况。其中，钢结构由于自身的优点一定程度上对钢筋混凝土结构进行了取代;但钢结构建筑形式在我国仍然处于较为初级的应用阶段，尤其是在钢结构建筑的防火措施的设置经验上并不完善。为了使钢结构建筑在日后更加安全的投入使用，本文以钢结构的建筑防火为主题进行探究和分析。

【關键词】钢结构;建筑工程;防火措施

随着社会经济不断地发展，生态破坏与环境污染对人类的生存和发展已构成了现实威胁。基于保护和改善生态环境的考虑，国家提出大力发展装配式建筑，钢结构装配式建筑应用也开始愈发广泛，不断在建筑工程中发挥新的功能和作用。钢结构建筑形式有着其他建筑材料不具备的独特优势而应用前景广阔，其中钢结构可以由工业化程度较高的专业生产厂家进行大批量统一规格生产，既节能环保又可以实现标准化零部件结构，同时钢结构自身具有良好的施工周期弹性，一般条件下钢结构建筑的施工周期都相对较短，并具有较强的抗震能力。

1、钢结构建筑防火的重要性

钢结构建筑形式虽然在现阶段的建筑工程领域得到了广泛的应用，但是由于钢材料自身的结构特性和自身防火属性，钢结构建筑在防火和消防安全方面较传统的钢筋混凝土建筑结构较低，尤其是钢材料的自身耐火性能较差。一般条件下，钢材料自身不会由于周围环境的温度升高而出现燃烧的情况，但是钢结构在高温长时间作用下，会出现材料自身强度的大幅度折减，从而使得钢结构建筑在发生火灾的情况之下，难以及时有效地实施救援措施。基于此种情况，如果钢结构不进行防火处理，那在真实的火灾条件之下，钢结构建筑自身材料的耐火时间一般不会大于15分钟，从而为后期的消防人员救援工作和灭火工作带来极大的困难。因此钢结构建筑的防火设置十分重要。

2、钢结构建筑的一般防火要求

钢结构建筑的组成包括不同的钢材构件，其中主要结构部件为钢柱、钢板剪力墙，钢管混凝土束剪力墙和钢梁。根据建筑的不同分类，耐火等级从高到低分为：一、二、三、四级，不同的耐火等级建筑相应构件对应不同的耐火极限要求。以下几种情况钢结构构件可不考虑防火：

（1）单层丙类厂房中设有自动喷水灭火系统全保护时可不考虑防火;

（2）除使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位外，丁、戊类厂、库房中的钢结构构件可不考虑防火;

（3）当设有自动喷水灭火系统保护时，单、多层一般公共建筑和甲、乙、丙类厂、库房的屋盖承重构件（屋盖承重构件离地（楼）面的高度不小于6m）可不考虑防火;

（4）当空心承重钢构件中灌注防冻、防腐并能循环的溶液，且建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时，可不采取其他防火保护措施。

（5）当多、高层建筑中设有自动喷水灭火系统全保护（包括封闭楼梯间、防烟楼梯间），且高层建筑的防烟楼梯间及其前室设有正压送风系统时，楼梯间中的钢构件可不采取其他防火保护措施;但多层建筑中的敞开楼梯间采用钢结构时，应采取有效的防火保护措施。

此外，卫生间的钢梁虽一般位于吊顶上部，但卫生间水蒸气较多，钢梁表面容易承受冷凝水，因此防火层需要进一步保护，特别是采用防火涂料，柔性防火材料等孔隙率较大的防火保护层，外层应采用防水砂浆包裹。另外钢结构建筑如果存在结构表面长期处于较高温度辐射作用之下，除按照钢结构建筑防火的一般要求，应当在钢结构材料表面进行必要的防护措施，从而确保钢结构的耐火性和安全性。

3、钢结构防火保护措施与应用

钢结构的防火设计应注明建筑的耐火等级、构件设计的耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。防火材料的厚度由耐火验算及防火保护设计确定。钢结构的防火可采用喷涂防火涂料、外包不燃材料等防火保护措施。外包不燃材料可采用C20混凝土或加气混凝土砌体、轻质防火厚板、岩棉、金属网抹轻质底层抹灰石膏、金属网抹M5砂浆等其他隔热材料。现针对几种常用的防火材料做以下分析：

⑴钢结构采用防火涂料保护时，可采用膨胀型或非膨胀型防火涂料。钢结构防火涂料可根据下列原则选用：

①高层建筑钢结构和单、多层钢结构的室内隐蔽构件，当规定的耐火极限为1.5h以上时，应选用非膨胀型钢结构防火涂料。

②室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构和有装饰要求的钢结构，当规定的耐火极限为1.5h以下时，可选用膨胀型钢结构防火涂料。

③当钢结构耐火极限要求不小于1.5h，以及对室外的钢结构工程，不宜选用膨胀型防火涂料。

目前钢结构防火大多情况均采用防火涂料，工人的施工经验较为成熟，缺点是其粘结强度和抗压强度均比较低，防火涂料的粘结强度大约为0.04MPa，抗压强度大约为0.03MPa，对于墙面装修需要粘贴墙面砖的有质量隐患，特别是对于社会投资的住宅项目不宜采用。

⑵钢结构采用蒸压加气混凝土薄板或蒸压加气混凝土砌块防火包裹，在下列情况下不得采用蒸压加气混凝土产品：

a.建筑物±0.000以下（地下室的室内填充墙除外）部位;

b.长期浸水或经常干湿交替的部位;

c.受化学侵蚀的环境，如强酸、强碱或高浓度二氧化碳等的环境;

d.砌体表面经常处于80℃以上的高温环境;

对于钢结构住宅建筑，蒸压加气混凝土防火不宜用于厨房、卫生间等用水房间。当需要在蒸压加气混凝土附墙暗管埋设时，应使用轻型电动切割机并辅以手工镂槽器开槽，应采用管卡件将管线固定在墙上，敷设管线后应用专用砂浆填实，沿槽外侧粘贴耐碱玻纤网格布聚合物水泥砂浆增强，然后再按装修做法施工。对于毛坯交房的商品房住宅，对业主后期的装修会带来一定麻烦。

⑶钢结构采用轻质底层抹灰石膏防火时，厨房和卫生间等室内潮湿区域不宜采用，其拉伸粘结强度大约为0.3MPa，抗压强度大约为2.5MPa，拉伸粘结强度高，施工后不易空鼓，不易开裂。一般工程均可采用，但是因为目前使用较少，工人的施工经验有待加强。

⑷钢结构采用无机保温砂浆防火时，一般情况均可采用，其拉伸粘结强度大约为0.20MPa，抗压强度大约为1.0MPa，拉伸粘结强度较高，施工后不易空鼓不易开裂，工人施工经验成熟。

位于株洲武广片区的“中天·麓台”项目为绿色生态装配式钢结构住宅，项目总建筑面积约为16万平方米，由9栋32层高层住宅和少量商业组成，其中高层住宅均采用钢结构装配式。该项目从方案前期开始组织过多次关于内外墙板体系、防火材料及结构布局的讨论，并组织相关人员参观了内蒙古包头万郡大都、武汉武钢雅苑、江西于都双创公寓及枫叶江畔等项目，其中江西于都前后参观了2次，第一次时间为2019年8月，此时项目主要在主体施工阶段，第二次时间为2020年4月份，此时项目已经在装修阶段。根据这些项目所反馈的问题，最终确定“中天·麓台”内外墙均采用传统的页岩多孔砖及空心砖，钢结构部分采用无机保温砂浆防火，地下车库考虑到防撞，钢柱及钢管混凝土束墙体采用喷射混凝土防火。

结语：

在建筑工程领域，钢管混凝土束结构是目前新研发的用于高层建筑的一种新型结构形式，正逐渐代替原来传统的钢筋混凝土剪力墙，随着钢结构装配式住宅建筑的建设不断增加，钢结构的防火措施设置正成为一个人们普遍关注的问题，设定合理的钢结构建筑防火保护措施，不仅要有利于人们生命财产安全的保护，还要确保满足人们的正常使用要求，不开裂，不脱落。现阶段钢结构住宅防火措施还处于理论设计阶段，还需要经过时间的验证，根据不同气候不同功能的建筑选择经济合理的防火保护措施。

参考文献：

[1]同济大学.建筑钢结构防火技术规范：GB51249-2017[S].北京：中国计划出版社，2017.

[2]国家市场监督管理总局.钢结构防火涂料规范GB14907-2018[S].

[3]蒸压加气混凝土砌块、板材构造：13J104[S].

[4]杭萧钢构股份有限公司.钢管混凝土束結构技术标准：T/CECS546-2018[S].北京：中国计划出版社，2018.

[5]抹灰石膏：GB/T28627-2012[S].

[6]同济大学.无机保温砂浆系统应用技术规程：GD/TG08-2088-2018[S].上海：同济大学出版社，2018.

作者简介：

唐建平（1980.3-），女，湖南株洲人，本科，工程师，主要从事建筑工程结构设计方面工作。