建筑钢结构抵抗火灾风险的设计

许宝勤

摘 要：由于钢结构自身的抗火灾风险性能较差，本文针对防火设计的重要性及其相关措施进行简要概述，并且还着重介绍了在涂料方面的钢结构抗火灾风险设计。

关键词：建筑钢机构；抗火灾设计

中图分类号：TU391 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）07-0043-01

我们都知道，钢材料自身具有污染小、工期短、韧性好以及重量轻等优点。随着建筑行业的迅速发展，对钢建材的需求也日益加大，为了适应时代的进步，对建筑业的发展提出了更高、更广的设计要求，同时钢材料也得到了更加广泛的使用。但是由于钢材料自身具有的一些缺点，如抗火性差等也对建筑业的发展带来了一些消极影响，在建筑过程中，很多工程师仅仅考虑到钢建材的好处，很容易忽视钢结构的抗火灾风险设计，对建筑物的使用造成了很多不安全因素。

1 抗火灾风险设计的重要性

钢建材承受的温度一旦达到450℃，就会丧失其承重能力，会造成钢材的弯曲、变形，不能够继续使用。如果对钢建材没有进行保护措施，那么它最多能耐火15min左右。因此采取有效、安全的抗火灾措施，对于减少对钢建材的损害有重要意义，还能够适当地延长钢建材的耐火极限，为灭火和人员营救争取时间，可以在很大程度上减少财产损失和人员伤亡。

在建筑过程中针对钢结构的应用，很多工程师往往都会忽视其中的防火设计，对其重要性没有深刻的了解，这种现象严重影响到设计的可靠性以及安全性，国家相关政策对钢结构的隔热以及防护等方面已做出明确的规定，工程师应该严格遵守相关标准，落实建筑中钢结构的抗火灾设计。

2 抗火灾的保护措施

要在钢结构的使用中实现良好的抗火灾性能，就必须要对行业中的抗火灾常用方法进行充分的了解，才能在设计过程中得心应手，做到胸有成竹。关于钢结构的抗火灾风险措施具有多种多样性，根据其施工成本、可靠性、防护材料以及建筑要求、防护部位等相关因素运用不同的方法，实际可行的抗火灾措施主要有水喷淋方法、屏蔽法、保护层法以及涂料法等。

水喷淋的方法就是在结构的顶部设置喷淋供水设备，在发生火灾时自动往钢结构上喷水，从而降低钢结构的表面温度，但是该措施可以应用的部位有限，只能作为辅助措施使用。屏蔽的方法主要是利用建筑中的防火吊顶阻碍热量的传递，降低钢结构的升温速度，但是这种方法的建筑成本很高，并且所占用的建筑空间较大，在衔接处很容易造成窜火。保护层的方法主要是通过外部包装提高其耐火性能，一般情况下都是使用防火板或混凝土等特殊材料，但是此种方式容易受到钢材料自身形状以及所处部位的影响，只能在钢柱和钢梁上使用，并且建筑的成本比较高。涂料法是一种比较简便的方法，通过喷涂抗火的涂料，避免钢材与大火直接接触，产生隔离的效果，这种涂料在遇到高温时，会吸热分解出不易燃烧的气体和水蒸汽，达到消耗热量的目的，它不受部位和形状的影响，使用的最为广泛，根据相关统计，90%的钢结构中都使用着防火涂料，对实现钢材料的抗火灾风险起到重要作用。

这些方法虽然在防火形式上不尽相同，但是其防火的原理是有相似之处的，主要是通过某种手段阻碍火灾产生的热量传输到钢材料上，降低钢材料的升温速度，从而发挥到保护作用。

3 建筑中钢结构的防火设计

由于在建筑行业使用较为广泛的就是涂料法，因此本文主要针对抗火灾风险的涂料设计进行探讨。

3.1 确定钢材料的耐火极限

工程师应该按照建筑物的层数、类别、重要性以及功能等方面的因素对建筑物的抗火性能进行等级分层，根据《高层民用建筑设计防火规范》以及《建筑设计防火规范》中规定的相关标准，确定了不同等级耐火性能的耐火时限，一级中钢柱3h，钢梁2h，屋顶以及楼板中的承重钢材料1.5h；二级中钢柱2.5h，钢梁1.5h，屋顶以及楼板中的承重钢材料1h；三级中钢柱2h，钢梁1h，屋顶以及楼板中的承重钢材料0.5h；四级中钢柱0.5h，钢梁0.5h，而对屋顶以及楼板中的承重钢材料的耐火时限没有要求。

3.2 合理选择防火涂料的厚度

根据目前建筑行业中对防火涂料的应用，主要有厚涂型、薄型以及超薄型，工程师根据不同部位的不同要求，合理选择防火涂料的厚度。其中厚涂型的厚度大约在8～50mm，其附着性较差，需要在表面进行装饰隔护，耐火的极限在90～180min，在市场中应用比例是20%左右；而薄型以及超薄型主要特点是附着性强，可以有不同的颜色，有装饰的作用，薄型的厚度在2～7mm，适用于屋顶以及楼顶部位，在市场中的应用比例是10%左右。而超薄型的厚度在3～5mm，在钢梁以及钢柱中广泛使用，在市场中的应用比例在70%左右。

3.3 在钢结构的抗火灾设计中应注意的事项

在途料之前，要做好钢结构的表面除锈工作，还应该喷涂底漆，并且确保与防火涂料不会发生化学反应；在选用防火涂料时要保证材料符合国家的相关标准，能够达到防火目的；应该在钢柱、钢梁的外部通过砖等耐热材料进行隔热处理加以保护，并且采取厚涂型的防火涂漆方法，确保耐火等级能够达到一级要求，注意在衔接部位加强保护；在房顶的钢结构中，为了方便进行喷涂，应该采用实腹式的截面，而不应该采用双槽钢组合或者双脚钢带有节点的截面；在室内比较隐蔽的钢结构中，较多采用的是多层厂房式的钢结构或者高层的全钢结构，也要采用厚涂型的方法，并且按照其相关规定，耐火极限最低应该达到两个小时。

4 结语

最近几年，建筑物的火灾事故频繁发生，这些教训反复地警示建筑企业应提高钢建材的抗火灾风险意识。进一步总结经验教训，更加客观、准确的体会到建筑物钢结构抗火灾的重要性，加强对抗火灾风险设计的管理，并在建筑中相互提醒、相互监督。

建筑钢结构的抗火灾设计是项目施工中的重要环节，其工作成果将会直接影响到建筑物在使用过程中的可靠性以及安全性，这就要求设计人员要对建筑物特点进行充分的了解，要熟练掌握建筑物防火措施的相关原理，在这个基础上实现高效的钢结构防火设计。

参考文献

[1] 杨晓敏.钢结构防火涂料应用的探讨[J].科技创新导报，2010（07）.

[2] 宋俊国.浅谈钢结构防火设计[J].山西建筑，2011（11）.

[3] 姚晓春.钢结构建筑防火设计的研究与探讨[J].科技风，2010（24）.