汽车工业厂房钢结构防火探讨

苏雅雯，段潇川，杨川，刘御，童霞

（东风设计研究院有限公司，武汉430056）

1 引言

钢结构具有施工周期短、延性好、装配化程度高、跨度大等优点，在工业厂房中得到了广泛的应用。目前，钢结构最常用的抗火措施就是涂刷防火涂料。早在19 世纪30 年代，国外就对钢结构防火涂料进行研究并取得了较好的成果。20 世纪80 年代初，国外钢结构防火涂料开始进入中国市场，并在工程中应用。自此，中国也开始研制钢结构防火涂料。虽然我国起步晚，但发展速度较快，至今已有许多优秀的产品应用在各个行业。

汽车工业厂房中最重要的4 个工艺车间，分别是冲压、焊装、涂装、总装车间。以往，设计师都是按照耐火试验选取防火涂料厚度，但自从新的钢结构防火规范颁布，防火设计有了计算依据。图1 和图2 是汽车厂房钢柱涂刷非膨胀型防火涂料的效果，表面颜色跟混凝土颜色接近，呈浮雕感。

2 屋面檩条

在GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》（以下简称《钢结构防火规范》）颁布之前，钢结构防火、抗火设计的主要依据是GB 50016—2014《建筑设计防火规范》，大多数的建筑师都把屋面檩条归结为屋面承重构件一类，比如，二级耐火等级的厂房，按1.0 h 来刷防火涂料，屋面檩条都刷了防火涂料。《钢结构防火规范》颁布后，明确指明只有兼当屋面压杆的檩条和隅撑才需要考虑防火，其余檩条可不刷防火涂料[1,2]。

图1 钢柱涂刷非膨胀型防火涂料

图2 钢柱涂刷非膨胀型防火涂料的侧面图

在汽车厂房的4 个重要车间中，总装和焊装车间一般采用排架柱+网架或屋托架的结构形式。这种结构形式，计算中只考虑屋面檩条的自重，不考虑檩条对其他主要构件的影响，也不考虑其参与结构的整体计算，对结构整体稳定性没有影响。因此，此类屋面檩条不作为屋顶主要承重构件，可按照《钢结构防火规范》的要求，不考虑涂刷防火涂料。涂装车间一般采用钢框架结构形式，有时会利用屋面檩条作为屋面钢梁的平面外支撑，需根据实际情况确定檩条是否涂刷防火涂料。门式刚架结构较为经济，通常是考虑屋面檩条和隅撑作为钢梁的平面外支撑，一旦屋面檩条构件失去承载能力或稳定性，将影响整个结构屋面梁的平面外稳定性，并可能导致建筑物倒塌，故该类构件应计为“屋面承重构件”，按照《钢结构防火规范》要求涂刷防火涂料[3]。

消防设计应从全局出发，综合考虑，安全、适用、经济等因素。安全要从建筑物整体结构安全性的角度来考虑，如果屋面檩条构件失去承载能力或稳定性，影响整个建筑结构的稳定性，并可能导致建筑物倒塌，则该构件应计为“屋面承重构件”，需增加防火要求。相反，如果屋顶檩条构件对整个结构的安全性没有影响，则不需要考虑其防火要求。

3 防火墙的支撑系统

防火墙是分隔水平防火分区或防止建筑间火灾蔓延的重要分隔构件，对于减少火灾损失发挥着重要作用。GB 50016—2014《建筑设计防火规范》（2018 年版）规定支撑防火墙的钢梁和钢柱的耐火极限不应低于防火墙的耐火极限。

在工业厂房中，防火墙的耐火极限一般最低都是3.0 h，而钢梁的最大耐火极限是2.0 h，钢柱的最大耐火极限是3.0 h。支撑防火隔墙和防火墙的钢梁和钢柱，其耐火极限要求常常被忽视，按一般柱子的耐火极限进行控制，使得实际工程中建筑框架的耐火极限可能低于防火墙的耐火极限，从而难以很好地实现防止火灾蔓延扩大的目标。因此，在平时的设计中，应特别注意防火墙支撑系统的防火设计。目前，非膨胀型防火涂料可以做到耐火极限3.0 h，超过3.0 h 的耐火极限的构件保护措施应采取其他方法。

4 防火涂料的耐久性

现行国家规范GB 14907—2018《钢结构防火涂料》中没有对防火涂料的使用年限做出具体要求，对各种类型的防火涂料在工程环境中的使用寿命缺乏科学的评价[4]。防火涂料厂商在产品的说明书中不能提供在不同的使用环境下可使用的年限和更换周期。钢结构防火涂料的使用都是抱着“一劳永逸”的态度。

行业应当制定有关耐久性的评价标准和评价方法，从科学的角度判定更换或维修防火涂料的周期和年限。此外，防火涂料的维修也不是简单地重新涂刷，在旧的防火涂料基层上重新涂刷，新老涂料能否相容，是否会发生不利的化学反应、连接是否牢固、发生火灾时能否能够共同作用、能否达到防火技术性能要求，这些都是需要进一步研究的课题。

5 使用环境

室外钢结构防火涂料和室内钢结构防火涂料的使用环境不同。由于室外耐候性差、易老化、易腐蚀等问题，一般不宜选用膨胀型防火涂料。室外钢结构防火涂料的理化性能要求比室内指标要求更多，有耐曝热性、耐湿热性、耐冻融循环性、耐酸性、耐碱性、耐盐雾腐蚀性、耐紫外线辐射性等。所以室外或露天工程或半室外钢结构严禁选用室内钢结构防火涂料。一般汽车工厂之间的通廊，楼面以下的钢柱位于室外，需刷室外钢结构防火涂料，楼面以上钢柱位于室内，可以刷室内防火涂料。

6 结论与展望

1）目前，各种钢结构防火规范中没有对防火涂料的使用年限提出要求。一般检测报告所给出的耐火极限是涂料涂后保养1～2 个月的检测结果。但是火灾有可能在涂后的10 a 才发生。涂料必定会随着时间的推移防火性能有所下降。随着时间推移，防火涂料能否达到要求，需要进一步研究。

2）国内生产钢结构防火涂料的厂家多，品种杂，尚无统一的技术标准，使用时应十分慎重。防火涂料的具体型号、产品参数、技术要求等，必须经过建设单位、监理单位、设计单位以及消防审验部门共同审定确认后方可使用。

3）屋面檩条和隅撑如果作为屋面钢梁的平面外支撑，则需要考虑防火要求，涂刷防火涂料。相反，则可以不刷防火涂料。

4）支撑防火墙的钢梁和钢柱的耐火极限比一般的框架梁、柱耐火极限要求高，设计时应特别注意。

5）建筑物中的隐蔽钢结构，对涂层的外观质量要求不高，应尽量采用非膨胀型防火涂料。