探讨钢结构厂房设计中防火设计

李欢1李佳2

关键词:钢结构厂房；防火设计；分析

随着我国经济的迅速发展,钢铁的冶炼技术也得到了飞速发展,建筑行业上使用的各种钢材无论从产量、品种和性能上都有了很大的提高,由于钢结构厂房与钢筋混凝土厂房相比具有施工速度快、承载能力高、重量轻、跨越能力强、整体刚度大和抗震性能好等特点,无论是门式刚架结构的轻型钢结构厂房还是像炼钢车间、大型冶炼车间这样的重型钢结构厂房，在工业厂房设计中钢结构都得到了广泛的应用。虽然钢结构厂房的优点众多,但是作为一种建筑材料,它的缺点也是不容忽视的，其中防火性能差、易腐蚀是比较突出的问题,所以在钢结构工业厂房设计时要应根据其特点注意这两方面，以免出现不可挽回的损失。

一、钢结构建筑物厂房耐火性特点

随着我国经济和建筑技术的不断发展，钢结构以其显著地优点在建筑中得到广泛的使用，但是钢结构建筑物的耐火性能非常差，钢材本身并不能燃烧，但是并不耐高温，钢结构耐火时间仅仅为15min，耐火时间还不如普通木柱的时间，钢结构在其温度达到350℃、500℃以及600℃时，钢材结构强度就会下降1/3、1/2、2/3，高温会影响钢材的内部的应力，钢结构建筑物的承重体系也会出现很大问题。依照理论研究，钢结构建筑物在温度超过500℃时就会失去平衡稳定性，而一般火场温度在800℃~1000℃，因此一旦发生着火事件，钢材结构就会发生塑性变形，超过15min后就会发生倒塌事件。钢结构厂房具有阔度大、空间大的特点，因此火灾很容易发生蔓延，而且由于工业生产需要以及经济上的因素等，大部分的钢结构建筑物厂房并不存在有效的防火分隔，钢结构作为承重构件，在火灾情况下，很容易在短时间内遭到破坏，造成重大的人员伤亡事件。在钢结构建筑物厂房的防火设计中应正确确定火灾危险类别和建筑物的耐火等级。依照我国建筑设计防火规范的要求，建筑梁柱的耐火极限分别定为1.5h和2.5h，对于确定为丁戊类的厂房，并须明确梁柱可以不采用防火涂料，甲乙丙类建筑物必须涂防火材料，但是从实际情况来看，丁戊类的厂房同样有发生火灾的危险性，因此在施工中往往也是涂加防火材料。

二、钢结构厂房的防火设计要点

钢结构厂房的防火设计，首先根据建筑物的火灾危险性和重要性，合理确定建筑的耐火等级。在设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法。目前我国钢结构主要采用三种保护方法：喷涂法、包敷法、水淋冷却法，这三种方法都是通过一定的技术手段来提高钢结构的耐火极限。由于钢结构建筑自身存在的弱点，我们在设计时要充分考虑人员疏散的问题，将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求。

三、钢结构厂房的防火设计

对建筑钢结构厂房采取保护措施。一是对钢构件自身进行耐火保护，使其在火灾温度升高时不快速超过临界温度，规定时间内钢结构在火灾中也能保证稳定性，保障人员及财产安全；二是可对工业厂房内部设置有效的防火分区，防止火势向其他区域蔓延、扩散。由于钢构件自身达不规范要求的耐火极限，因些需要对钢构件采取相应的耐火保护措施。常用的耐火保护措施有防火涂料法、发泡防火漆法和外包防火层法。

1.防火涂料法。防火涂料法就是在钢结构上喷涂防火涂料以提高其耐火极限。目前，我国钢结构防火涂料主要分为薄涂型和厚涂型两类，即薄型(B类，包括超薄型)和厚型(H类)。薄型涂层厚度在7mm以下，在火灾时能吸热膨胀发泡，形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递，延缓钢结构温度的提升，起到防火保护作用。其主要优点是：涂层薄，对钢结构负荷轻，装饰性较好，对小面积复杂形状的钢结构表面的涂抹工作比厚型要容易；厚型涂层厚度为8-50mm，涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构温度的提升，从而起到防火保护作用。两者具有不同的性能特点，分别适用于不同场合，但是，无论那种产品均应通过国家检测机构检测合格，方可选用。

2.发泡防火漆法。发泡防火漆是由成膜剂、阻燃剂、发泡剂等多种材料制造而成的一种阻燃涂料。防火漆与一般油漆相比，在物理性能方面基本一样，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃烧，遇火时，能推迟火焰延烧到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。据试验：将一般油漆与防火漆分别涂在木板上，干燥后，用同样的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到2分钟就和油漆一起焦灼；而涂非膨胀型防火漆的木板，2分钟后仅出现阴燃现象，静置30秒后立即熄灭；涂膨胀型防火漆的木板，即使烘烤15分钟，连阴燃现象也未出现。由此可见，用防火漆涂于物体表面，一旦发生火灾，的确能在定时间里阻止火势蔓延，保护物体表面，从而为灭火取宝贵的时间。

3.外包防火层法。外包防火层法就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面喷涂石灰水泥或是石膏砂浆以形成保护层，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。

四、防腐设计在钢结构工业厂房中的应用

钢结构厂房在使用过程中与所处的环境介质之间可能发生化学、电化学或物理作用,引起材质的变化和钢结构的破坏失效,这称之为钢结构的腐蚀。钢结构的腐蚀不仅会使构件的截面减小，还会使构件表面局部产生锈坑，当构件受力时腐蚀的部位往往会产生应力集中现象，使结构过早地产生破坏。因此，对钢结构厂房的构件的防锈蚀问题应予以足够的重视，并应根据厂房侵蚀介质情况和环境条件在总图布置、工艺布置、材料选择等方面采取相应对策和措施，以确保厂房结构的安全。目前，可以采用的钢结构防腐方法很多，例如：采用耐候钢、阴极保护法、热浸镀锌以及涂刷防锈防腐涂料等方法。这其中使用最为广泛的是用防锈防腐涂层对其进行涂装保护。这种方法是在钢结构的表面涂刷防腐涂层，这种涂料会形成致密的保护层，有效地屏蔽水蒸气、氧气、氯离子等的侵蚀，起到物理防锈的作用。设计中，在自然大气介质作用下的一般钢结构厂房室内钢构件要求涂抹厚度为100μm的涂层四道，即底漆两道，面漆两道。露天钢构件或在工业大气介质作用下的钢构件，漆膜总厚度应达到150μm～200μm以保证涂层的防腐蚀效果。

总而言之，在新时代下，做好钢结构厂房设计工作至关重要，全方位分析钢结构厂房特点，通过不同途径采取可行的防火对策，合理设置防火分区，利用外包防火层、发泡防火漆等进行必要的防火保护，有效解决钢结构厂房低耐火性能等问题，促使钢结构厂房更加安全、稳定，延长其使用寿命，更好地发挥自身作用，减少运营成本，实现最大化的经济效益。以此，促使钢结构厂房应用范围不断扩大，促进新时期建筑事业持续向前发展，拥有更加广阔的发展前景。

参考文献：

［1］昊缓．钢结构厂房的防火设计研究［J］．现代经济信息，2014(23):317，319．

［2］邓苗．钢结构防火保护措施设计及其应用［J］．工程与建设，2014(03):342－344，362．