鋼結構建筑存在問題及防火保護措施1、引

言

鋼構造作為現代建筑的一種主要形式，具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工周期短、建筑工業化程度高、空間利用率大等優點，為建筑的優化設計供應了相當大的空間，為企業節約了大量的投資，贏得了更多的利益。因此，近年來，鋼構造建筑在業內得到了廣泛的應用。然而，鋼構造建筑耐火性能差的特點也特別明顯，筆者依據當前鋼構造使用廣泛的實際，分析了鋼構造建筑在火災防范中存在的缺陷，提出了鋼構造建筑中一些防火措施，作為鋼構造建筑防火設計和重大火災隱患整改參考。

2、鋼構造的運用現狀

近年來，隨著經濟的快速進展帶來了建筑業的空前富強，一些大跨度、超高層建筑應運而生。建筑物中運用鋼構造種類越來越多，廠房、橋梁、住宅、工廠、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑也越來越廣泛運用輕鋼構造。人類文化生活的不斷提高，對高層、大跨度建筑的要求也就越來越高，鋼構造本身具備自重輕，強度高，施工快等獨特優點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采納鋼構造是特別抱負的的選擇。目前世界上最高、最大的建筑一般都是采納鋼構造，而歷屆奧運會的場館也多采納鋼構造，如：世界第三高度420米的上海金茂大廈，具有國際領先水平的深圳賽格大廈72層、高度291米全部采納鋼管混凝土柱，采納國產鋼材、國內設計、施工的大連世貿中心，跨度216米的大路鐵路兩用低塔斜拉橋——蕪湖長江大橋，上海寶鋼大型軋鋼廠房等。隨著鋼構造的進展，我國低層、多層及輕鋼構造運用越來越廣泛，高層及超高層和大跨度鋼構造也有了較大進展。

3、鋼構造建筑存在的消防安全問題。

鋼構造建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接關系到整幢建筑的安全，它們大都采納鋼材。與其存在的優點相比擬，鋼構造也存在其自身缺點，鋼構造建筑耐火極限低，保溫隔熱性能差，簡單腐蝕等。國內外鋼構造建筑物的火災案例都證明，發生火災后20分鐘以內鋼構造建筑物就會被燒垮，變成一片廢墟。1973年5月天津市體育館火災，1969年12月上海文化廣場火災，1972年8月北京二七機車車輛廠纖維板車間火災，都曝露了鋼構造耐火性能差的致命弱點。特殊是美國“9.11”大事后，鋼構造的一大致命缺陷即抗高溫軟化力量差的問題引起人們的普遍關注。

3.1鋼構造的耐火等級較差

鋼的內部晶體組織對溫度特別敏感，溫度的上升或者降低都會使鋼材性能發生變化?？偟内厔菔请S著溫度的上升，鋼材強度降低，變形增大。依據鋼構件耐火試驗得到鋼構件的耐火極限為：

t=0.54(Ts-50)(F/V)-0.6

式中：t—耐火極限，min（分鐘）；

Ts—鋼構件溫度，℃（攝氏度）；

F/V—構件的截面系數，等于單位長度構件的受火面積與其體積的比值，m-1。

耐火極限是指對任一建筑構件按時間-溫度標準曲線進展耐火試驗，從受到火的作用時起，到失去支持力量或完整性被破壞或失去隔火作用時止的這段時間。因此，常用鋼構造構件的耐火極限只有15min—30min。我國20世紀90年月初對暴露鋼梁的耐火極限進展了驗證，確認I36b、I40b標準工字鋼梁的耐火極限分別為15min、16min。

《建筑設計防火標準》GB50016-2006中，將建筑物的耐火等級劃分為四級，劃分的依據是組成建筑物的構件的燃燒性能和構件最低的耐火極限。未經防火愛護的鋼構造建筑物的耐火等級僅為四級，不能滿意火災狀況下對建筑防火的要求。鋼構造適用的體育館、劇院等重要公共建筑，標準要求應到達一、二級耐火等級；高層建筑，標準要求應為一、二級耐火等級；而丙類的工業廠房，標準要求最低的耐火等級為三級。所以，鋼構造建筑物必需對鋼構造進展必要的防火愛護，克制其材料實際應用中耐火性能的缺乏，到達標準對相應使用性質和建筑規模建筑物的耐火等級要求。

3.2鋼構造遇高溫易變形，造成建筑物倒塌

鋼是含碳量小于2%的鐵碳合金，碳大于2%時則為鑄鐵，制造鋼構造所用的材料由碳素構造鋼中的低碳鋼及低合金鋼，碳素構造鋼由純鐵、碳及雜質元素組成，低合金構造鋼中，除上述元素外還參加合金元素，后者總量通常不超過3%。碳是形成鋼材強度的主要成分，碳含量提高，則鋼材強度提高，但同時鋼材的塑性、韌性、冷彎性能、可焊性及抗銹蝕力量下降。含碳量小于0.25%的為低碳鋼，鋼構造用鋼的碳含量一般不大于0.22%，鋼材雖然是不燃燒體，但就其自身耐火性能來講，遠低于磚石和鋼筋混凝土，鋼構造建筑具有耐火性能差這個致命弱點，在未進展防火愛護的狀況下，火災時，其強度會快速下降，約在150℃以內鋼材性能沒有很大的變化，在430℃—540℃之間則強度急劇下降，600℃時強度很低不能擔當荷載。另外，250℃四周消失蘭脆現象，約260℃—320℃時有徐變現象。在自身溫度到達540℃左右時，鋼材的屈服應力僅有常溫屈服應力值的40%，使承載力量急劇下降，鋼構造不行避開地發生變形，造成鋼構造建筑物一局部或全部垮塌毀壞。一般火場溫度到達800℃—1000℃，在這樣高的溫度下，暴露的鋼構造會很快消失塑性變形，產生局部破壞，造成鋼構造建筑整體倒塌。

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4、鋼構造建筑的消防按防范措施

要使鋼構造材料在實際應用中克制耐火方面的缺乏，必需對其進展防火處理，其目的就是將鋼構造的耐火極限提高到設計標準規定的極限范圍。防止鋼構造在火災中快速升溫發生形變塌落，其措施是多種多樣的，關鍵是要依據不憐憫況實行不同方法，如采納絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼構造，降低熱量傳遞的速度推遲鋼構造溫升、強度變弱的時間等。對于鋼構造的防火愛護，無論實行何種方法都應具備以下幾點：(1)安全無毒；(2)易于與鋼構件結合；(3)在預期的耐火極限內可有效地愛護鋼構造；(4)在鋼構件受火后發生允許變形時，防火愛護材料應不被破壞而仍能發揮原有的愛護作用；(5)經濟合理。由于鋼構造耐火性能差，在火災高溫作用下很快倒塌，耐火極限僅為15分鐘，若實行措施，對鋼構造進展愛護，提高耐火極限，即使鋼構造在火災中也能保持穩定性、絕熱性。

4.1外包防火層法

外包防火層法就是在鋼構造外表添加外包層，可以現澆成型，也可以采納噴涂法。現澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現場對鋼構造外表涂抹砂泵以形成愛護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍寶巖或石棉。同時外包層也可以用珍寶巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制板，采納膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼構造上。外包防火層法通常應用于鋼柱，其做法有：金屬網抹50#砂漿愛護，厚度為8mm，耐火極限到達0.8h；用加氣混凝土作愛護層，厚度為40mm時耐火極限為1.0h，當厚度為80mm時，耐火極限能夠到達2.33h；用200#混凝土作愛護層，愛護層厚度為100mm時耐火極限能夠到達2.85h；用一般粘土磚作愛護層，厚度為120mm時耐火極限能夠到達2.85h；用陶?；炷磷鲪圩o層，愛護層厚度為80mm時耐火極限能夠到達3.0h。隨著技術進展，用防火板作愛護層技術越來越完善，應用越來越廣。防火板鋼構造防火愛護主要用于耐火等級為一、二級的建筑物的鋼柱、梁、樓板和屋頂承重構件，設備的承重鋼框架、支架、裙座等鋼構件進展包覆和屏蔽，以阻隔火焰和熱量，降低鋼構造的升溫速率，將鋼構造的耐火極限由0．25h提升到設計標準規定的耐火極限。其安裝方法可采納粘結劑或鋼件(如鐵釘、鐵箍)固定在鋼構件上，在作包覆愛護之前鋼構件應先作防銹去污處理，并涂刷防銹漆。在日常施工監視檢查和工程工程驗收過程中，我們會發覺個施工單位為降低本錢賺取利潤，在施工過程中未根據要求進展操作，甚至偷工減料，致使防火層厚度不夠，建筑防火等級下降，因此，要加強這方面的監視和治理，作為建筑施工、驗收檢查的重要環節。

4.2防火涂料法

防火涂料法就是在鋼構造上噴涂防火涂料以提高其耐火極限。目前，我國鋼構造防火涂料主要分為薄涂型和厚涂型兩類，即薄型（Ｂ類，包括超薄型）和厚型（Ｈ類）。薄型涂層厚度在7mm以下，在火災時能吸熱膨脹發泡，形成泡沫狀炭化隔熱層，從而阻擋熱量向鋼構造傳遞，延緩鋼構造溫升，起到防火愛護作用。其主要優點是：涂層薄，對鋼構造負荷輕，裝飾性較好，對小面積簡單外形的鋼構造外表的工比厚型要簡單；厚型涂層厚度為8-50mm，涂層受熱不發泡，依靠其較低的導熱率來延緩鋼構造溫升，起到防火愛護作用。兩者具有不同的性能特點，分別適用于不同場合，但是，無論那種產品均應通過國家檢測機構檢測合格，方可選用。

（1）防火涂料技術性能指標

厚涂型鋼構造防火涂料技術性能指標：

粘性強度（Mpa）≥0.04

抗壓強度（Mpa）≥0.3

干密度（kg/m3）≤500

熱導率［W/（m?；K）］≤0。1160（0。1kcal/m?；h?；0C）

耐水性（h）≥24

耐凍融循環性（次）≥15

耐火極限涂層厚度（mm）1520304050

耐火時間不低于（h）1.01.52.02.53.0

薄涂型鋼構造防火涂料技術性能指標：

粘性強度（Mpa）≥0.15

抗彎性撓曲L/100，涂層不起層、脫落

抗震性撓曲L/200，涂層不起層、脫落

耐水性（h）≥24

耐凍融循環性（次）≥15

耐火極限涂層厚度（mm）1520304050

耐火時間不低于（h）1。01。52。02。53。0

（2）鋼構造防火涂料的選用規定

室內暴露鋼構造、輕型屋蓋鋼構造及有裝飾要求的鋼構造，當規定耐火極限在1.5h及以下時，宜選用薄涂型鋼構造防火涂料;

室內隱藏鋼構造、高層全鋼構造及多層廠房鋼構造，當規定其耐火極限在1.5h以上時，應選用厚涂型鋼構造防火涂料;

露天鋼構造，應選用適合室外用的鋼構造防火涂料，用于愛護鋼構造的防火涂料應不含石棉，不用苯類溶劑，在施工枯燥后應沒有刺激性氣味；不腐蝕鋼材，在預定的使用期內須保持其性能。

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（3）確定鋼構造防火涂料涂層厚度的原則

鋼構造防火涂料的涂層厚度，可按以下原則之一確定：

根據有關標準對鋼構造不同構件耐火極限的要求，依據標準耐火試驗數據選定相應的涂層厚度。依據標準耐火試驗數據，根據以下計算方法確定涂層的厚度。

（4）鋼構造防火涂料施用厚度計算：

在設計防火愛護涂層和噴涂施工時，依據標準試驗得出的某一耐火極限的愛護層厚度，確定不同規格鋼構件到達一樣耐火極限所需的同種防火涂料的愛護層厚度，可參照以下閱歷公式計算：

式中T1——待噴防火涂層厚度(mm)；

T2——標準試驗時的涂層厚度(mm)；

W1——待噴鋼梁重量(kg/m)；

W2——標準試驗時的鋼梁重量(kg/m)；

D1——待噴鋼梁防火涂層接觸面周長(mm)；

D2——標準試驗時鋼梁防火涂層接觸面周長(mm)；

K——系數。對鋼梁，K=1；對相應樓層鋼柱的愛護層厚度，宜乘以系數K，設K=1.25

公式的限定條件為：W/D≥22，T≥9mm，耐火極限t≥1x。

（5）鋼構造防火涂料施工作為建筑工程中的重要組成局部，首當其沖的是防火涂料的質量?！朵摌嬙旆阑鹜苛蠎眉夹g標準》（CECS24：90）第3。2。1條規定:“用于愛護鋼構造的防火涂料必需有國家檢驗機構的耐火極限檢測報告和理化性能檢測報告，必需有防火監視部門核發的生產許可證和生產廠方的產品合格證”。少數防火涂料生產廠家雖通過國家消防產品檢測機構的檢測，但內部采納送檢樣品使用一套生產標準（甚至購置其它合格產品冒充自己產品送檢），生產產品卻用另一套標準的方法，為追求經濟效益，降低原材料等級、擅自轉變配方，導致劣質產品流入市場。同時，個別建立單位不清晰標準或圖省錢，直接雇用刷油工或組織有關非專業人員涂刷，非專業隊伍不懂防火涂料噴涂技術，直接影響了工程質量。因此，我們在日常驗收過程要留意以下幾個事項。

薄涂型鋼構造防火涂料施工要符合以下要求：1、涂層與鋼基材之間以及涂層之間要粘結堅固、無脫層、空鼓等狀況；2、涂層厚度要符合有關耐火極限的設計要求；3、涂層外觀要平坦光滑，輪廓清楚，顏色勻稱，無明顯凹陷、粉化、松散和浮漿，乳突已剔除，如有個別裂縫，其寬度不應大于0。5mm。

厚涂型鋼構造防火涂料要符合以下要求：1、涂層與鋼基材之間以及涂層之間要粘結堅固、完全閉合，無脫層、空鼓等狀況；2、涂層厚度的80%以上（含）面積要符合有關耐火極限的設計要求，且最薄處厚度不應低于設計厚度的85%；3、涂層外觀要勻稱平坦，無明顯凹陷、粉化、松散和浮漿，乳突已剔除，如有個別裂縫，其寬度不應大于1mm。

4.3發泡防火漆法

防火漆是由成膜劑、阻燃劑、發泡劑等多種材料制造而成的一種阻燃涂料。防火漆與一般油漆相比，在物理性能方面根本一樣，不同的是它枯燥以后，漆膜本身不易燃燒，遇火時，能推遲火焰延燒到涂漆的可燃物上，具有肯定的防火性能。據試驗：將一般油漆與防火漆分別涂在木板上，枯燥后，用同樣的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到2分鐘就和油漆一道焦灼；而涂非膨脹惰氣型防火漆的木板，２分鐘后僅消失陰燃現象，靜置30秒后馬上熄滅；涂膨脹惰氣型防火漆的木板，即使烘烤１５分鐘，連陰燃現象也未消失。由此可見，用防火漆涂于物體外表，一旦發生火災，確實能在定時間里阻擋火勢擴散，愛護物