李 瑋/唐山鋼鐵國(guó)際工程技術(shù)股份有限公司

鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計(jì)淺探

李 瑋/唐山鋼鐵國(guó)際工程技術(shù)股份有限公司

在工業(yè)廠房中大多采用鋼結(jié)構(gòu)廠房，對(duì)于業(yè)主而言，能夠使投資工期縮短，同時(shí)見(jiàn)效快，構(gòu)件能夠拆裝和重新利用，促進(jìn)環(huán)保，同時(shí)也節(jié)約了資源，所以在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。但是由于鋼結(jié)構(gòu)廠房的缺點(diǎn)是耐火性能較低，其力學(xué)指標(biāo)會(huì)隨著溫度的變化而發(fā)生改變，因此在施工設(shè)計(jì)中需要考慮到防火設(shè)計(jì)，本文分析了鋼結(jié)構(gòu)廠房耐火性特點(diǎn)，論述了鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計(jì)。

鋼結(jié)構(gòu)廠房；特點(diǎn)；要求；防火設(shè)計(jì)；方法；措施

一、關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點(diǎn)及其防火設(shè)計(jì)要求分析

通過(guò)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房的含義和性質(zhì)分析，從中發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)廠房具有以下幾方面的特征：首先，鋼結(jié)構(gòu)廠房本身具有的特點(diǎn)，儲(chǔ)存空間大、使用便捷、重量輕。其次，雖然鋼結(jié)構(gòu)廠房被企業(yè)運(yùn)用到防火設(shè)計(jì)中，但是在遇到火災(zāi)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房也會(huì)受到一定的影響，其材料的特性發(fā)生變化。此外，與混凝土相比較，鋼結(jié)構(gòu)廠房的耐火點(diǎn)極低，在高溫作用下，鋼結(jié)構(gòu)廠房的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。

于鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計(jì)提出的要求。企業(yè)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一定嚴(yán)格根據(jù)相關(guān)的要求標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范的進(jìn)行防火設(shè)計(jì)。在進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，要能注重承重鋼框架、支架、裙座、管架應(yīng)覆蓋耐火層的設(shè)計(jì)。3關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計(jì)的方法的分析

二、影響鋼結(jié)構(gòu)廠房的主要因素分析

鋼結(jié)構(gòu)廠房的強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的上升而下降，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房的強(qiáng)度到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)廠房就不再具有強(qiáng)度。即溫度達(dá)到250℃時(shí)，鋼材強(qiáng)度就會(huì)開(kāi)始下降，達(dá)到600℃時(shí)，已經(jīng)是鋼結(jié)構(gòu)廠房的強(qiáng)度最低點(diǎn)，若超過(guò)當(dāng)前溫度，鋼結(jié)構(gòu)廠房就會(huì)失去本身固有強(qiáng)度，也就是防火性能的喪失。另外鋼結(jié)構(gòu)廠房還具有熱脹冷縮的特性，一旦產(chǎn)生高溫，就會(huì)產(chǎn)生變形，這種變形會(huì)隨著溫度持續(xù)的時(shí)間而增加變形的程度。

三、鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計(jì)方法

（一）基于實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法

基于實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法相對(duì)較為傳統(tǒng)，即通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇不同的防火措施。該實(shí)驗(yàn)主要通過(guò)針對(duì)實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件在進(jìn)行特定的承載力度以及溫度下進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，了解其在特定的承載力度以及不同溫度下的結(jié)構(gòu)變化，并根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)廠房的不同狀態(tài)采取相應(yīng)的措施。通過(guò)這種方式能夠直觀的了解到鋼結(jié)構(gòu)廠房的構(gòu)件在不同的力度下結(jié)構(gòu)變化的程度不大，與之相反的，則是在不同的溫度下，鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的變化卻頗為明顯。

（二）基于計(jì)算的防火設(shè)計(jì)

基于結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)存在著不穩(wěn)定的特點(diǎn)，這種實(shí)驗(yàn)并不具有代表性意義。目前應(yīng)用較多的為基于計(jì)算的防火設(shè)計(jì)，這種防火設(shè)計(jì)方法利用結(jié)構(gòu)分析以及熱傳導(dǎo)的相關(guān)理論來(lái)對(duì)構(gòu)件的負(fù)載以及防火度進(jìn)行計(jì)算，能夠?qū)崿F(xiàn)防火設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)化，也能夠?yàn)闃?gòu)件承載力度的分配以及防火設(shè)計(jì)提供有效的數(shù)據(jù)。

1.防火措施以及覆蓋度。

首先要確定防火的相關(guān)措施以及當(dāng)前措施的覆蓋程度，努力做到防火措施能夠?qū)?gòu)件進(jìn)行全方位的覆蓋。

2.內(nèi)部溫度計(jì)算。

在進(jìn)行了防火措施后，接下來(lái)是進(jìn)行內(nèi)部溫度的計(jì)算。通過(guò)設(shè)置鋼結(jié)構(gòu)廠房升溫的微分方程，再進(jìn)行鋼構(gòu)件對(duì)外界傳入熱量的吸收值進(jìn)行計(jì)算，最后再對(duì)微分方程進(jìn)行求解，能夠得出鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件在不同時(shí)間下的溫度變化。

3.鋼結(jié)構(gòu)廠房的性能參數(shù)。

通過(guò)對(duì)溫度和承載力度的計(jì)算能夠得出鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件在被兩者同時(shí)作用下所存在的內(nèi)力，從而能夠得出鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件的最大強(qiáng)度以及防火性能極限。

4.對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件進(jìn)行高溫承載計(jì)算。

通過(guò)計(jì)算可以得出鋼結(jié)構(gòu)廠房構(gòu)件在高溫的情況下的承載力度是否還會(huì)與普通溫度下的承載力度相同，最終計(jì)算結(jié)果也就是基于計(jì)算的防火設(shè)計(jì)方法的最終結(jié)果。

四、鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計(jì)措施

（一）主動(dòng)式防火設(shè)計(jì)措施

首先要注重耐火性能，鋼結(jié)構(gòu)廠房耐火性能要提高，保證鋼結(jié)構(gòu)廠房具有較高的耐火性。其次要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)廠房的實(shí)際情況注重防火區(qū)域的劃分。良好的防火區(qū)域的劃分有助于實(shí)現(xiàn)防火通道、滅火器、報(bào)警器等防火器材的有效分配，便于發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠及時(shí)滅火施救。在鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)部要設(shè)置良好的排煙系統(tǒng)，減少因?yàn)闈鉄熢斐傻闹舷⑺劳?。最后是火?zāi)檢測(cè)系統(tǒng)的有效應(yīng)用，能夠及時(shí)的感知鋼結(jié)構(gòu)廠房?jī)?nèi)所產(chǎn)生的溫度、煙霧以及火焰，并作出有效的預(yù)警，防患于未然。

另外，也要做好鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限設(shè)計(jì)。其內(nèi)容具體如下：二級(jí)耐火建筑丁、戊類廠房：梁柱可采用無(wú)防火保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)。根據(jù)這一條款可知，所有二級(jí)耐火建筑屋面結(jié)構(gòu)和輸送機(jī)棧橋的上部輕鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)均不需要防火保護(hù)。三級(jí)耐火等級(jí)建筑丙類廠房：具體來(lái)說(shuō)就是煤化工木材加工房、器材庫(kù)、棚。三級(jí)耐火等級(jí)建筑丁、戊類廠房：具體來(lái)說(shuō)就是內(nèi)燃機(jī)車庫(kù)、汽車庫(kù)、消防車庫(kù)、水源及水處理建筑物，這些建筑應(yīng)達(dá)到規(guī)范規(guī)定的耐火極限。變電所以及廠房貼建或內(nèi)置的變配電室，情況比較特殊，如采用鋼結(jié)構(gòu)，其防火設(shè)計(jì)應(yīng)符合《火力發(fā)電廠和變電所設(shè)計(jì)防火規(guī)范》的要求

（二）被動(dòng)式防火設(shè)計(jì)措施

1.隔熱法。

企業(yè)在對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房進(jìn)行防火設(shè)計(jì)的過(guò)程中，可以采用隔熱法，隔熱法在運(yùn)用時(shí)主要是使用耐火材料將鋼結(jié)構(gòu)廠房包裹起來(lái)。但是一定要選擇合理的包裹材料，這樣才能產(chǎn)生實(shí)際的防護(hù)作用。常見(jiàn)的包裹材料主要有混凝土、輕質(zhì)耐火混凝土、鋼絲網(wǎng)膜耐火砂漿等，這些包裹材料不僅使用便捷，而且成本較低，具有較強(qiáng)的抗沖擊性，雖然對(duì)使用方式?jīng)]有嚴(yán)格的要求，但也存在一定的弊端，包裹過(guò)程較為笨重。

2.阻熱法。

阻熱法也是鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計(jì)的一種較為合理的方法，阻燃法的防火原理主要是阻止熱量的傳遞，這樣當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)廠房遇到火源時(shí)，熱量就不會(huì)快速的到達(dá)鋼結(jié)構(gòu)廠房的內(nèi)部。在使用阻熱法的過(guò)程中，工作人員要在鋼結(jié)構(gòu)廠房上涂上一層保溫材料和防火涂料，進(jìn)而降低鋼結(jié)構(gòu)廠房的導(dǎo)熱系數(shù)，這樣才能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)廠房起到保護(hù)作用。

3.導(dǎo)熱法。

在運(yùn)用導(dǎo)熱法展開(kāi)鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計(jì)時(shí)，企業(yè)要根據(jù)導(dǎo)熱法的使用程序，有秩序性的進(jìn)行防火設(shè)計(jì)，這樣的話，防火效果就會(huì)更加明顯。首先，工作人員應(yīng)在空心封閉截面中注水，這時(shí)水就給會(huì)將鋼結(jié)構(gòu)廠房遇火產(chǎn)生熱量吸收，水會(huì)不斷的地蒸發(fā)，散發(fā)熱量，從而維持鋼結(jié)構(gòu)廠房的溫度。雖然導(dǎo)熱法的防火效果較為明顯，但是在實(shí)際生產(chǎn)中卻很難有效的運(yùn)用，而且導(dǎo)熱法在使用的過(guò)程中也會(huì)受到室外鋼構(gòu)架的限制。因此，企業(yè)需要在對(duì)導(dǎo)熱法進(jìn)行創(chuàng)新，提升導(dǎo)熱法的使用性能。

4.噴涂法。

噴涂法就是在鋼結(jié)構(gòu)廠房上面噴涂防火材料，這樣鋼結(jié)構(gòu)廠房就會(huì)生成一層保護(hù)層。當(dāng)前，我國(guó)常用的噴涂材料主要有厚涂型防火涂料和薄涂型防火涂料，薄涂型防火涂料具有良好的裝飾性能，并且可以運(yùn)用在室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)廠房中，其涂料遇到高溫會(huì)膨脹，這樣耐火極限就會(huì)有所提升。因此，在使用噴涂法的過(guò)程中，企業(yè)要謹(jǐn)慎選擇防火涂料，提升鋼結(jié)構(gòu)廠房的防護(hù)性能。

五、結(jié)束語(yǔ)

總而言之，提高鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火性能是當(dāng)務(wù)之急。在實(shí)際的鋼結(jié)構(gòu)廠房防火設(shè)計(jì)中，要根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)廠房的實(shí)際結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，采取合理的設(shè)計(jì)理念、優(yōu)質(zhì)的材料進(jìn)行有效的搭配，從根本上提升鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火能力，為人們的生命財(cái)產(chǎn)安全提供重要保障。

[1] 霍思錦. 淺談鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房設(shè)計(jì)及施工問(wèn)題分析[J]. 工業(yè)c, 2015(39):145-145.

[2] 任莉萍. 淺談鋼結(jié)構(gòu)廠房設(shè)計(jì)現(xiàn)狀及優(yōu)化對(duì)策[J]. 建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì), 2015(9).

[3] 楊琳. 淺談鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火設(shè)計(jì)[J]. 城市建設(shè)理論研究:電子版, 2013(5).

[4] 呂振昌. 淺析鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑防火設(shè)計(jì)[J]. 企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)月刊, 2014(12):27-28.

[5] 杜輝, 郗奇. 淺析鋼結(jié)構(gòu)廠房的建筑防火設(shè)計(jì)[J]. 建材發(fā)展導(dǎo)向:下, 2016, 14(11).