钢质防火门的耐火性能失效分析及改进

崔秋鹏（山东省产品质量检验研究院，山东济南 250102）

钢质防火门的耐火性能失效分析及改进

崔秋鹏
（山东省产品质量检验研究院，山东济南 250102）

钢质防火门是现代建筑消防设施中一种重要的防火分隔产品，其质量直接关系到火势的蔓延和人员的逃生。在其耐火性能试验中经常出现框扇变形导致产品质量不合格，究其原因主要与门扇边缘结构有关。本文对钢质防火门门扇边缘结构的几种基本形式进行了介绍，分析了不同结构形式对防火门耐火性能的影响，并提出相应的改进措施和建议，以求提高钢质防火门产品质量。

钢质防火门 边缘结构 耐火试验

随着经济的高速发展，高层建筑不断涌现，钢质防火门作为建筑消防设施中一个重要组成部分，在火灾发生时起着非常重要的作用。钢质防火门是指用钢质材料制作门框、门扇骨架和门扇面板，门扇内若填充材料，则填充对人体无毒无害的防火隔热材料，并配以防火五金配件所组成的具有一定耐火性能的门。耐火性能是体现防火门质量的一个最重要的指标，试验中发现，约有80%不合格产品是由防火门失去耐火完整性造成的，其不合格现象主要体现为框扇变形不一致导致门扇有锁一侧上角或下角翘起，究其原因主要在于门扇两面钢材受热不均匀时，热膨胀不同引起门扇向温度较高的受火面内凹，根据国家标准GB/T7633-2008《门和卷帘的耐火试验方法》中规定，安装在耐火试验炉上的防火门不能锁闭，所以防火门门扇一侧仅通过门锁相连，另一侧通过多副铰链固定，导致有门锁一侧门扇上下端容易外翘，极易丧失耐火完整性。本文对钢质防火门门扇的基本结构及生产工艺进行简单的介绍，同时分析门扇边缘结构形式对耐火性能的影响，并提出改进措施。

1　钢质防火门分类及门扇基本结构

钢质防火门是由门框、门扇通过防火铰链连接形成的，另外配置防火锁、防火闭门装置等五金配件，双扇门还应加装防火插销（装在固定扇一侧）和防火顺序器。钢质防火门按耐火性能可分为隔热防火门、非隔热防火门、部分隔热防火门，按耐火极限可分为甲级、乙级、丙级等型号；按门扇的数量可分为单扇防火门、双扇防火门和多扇防火门等。

钢质防火门门扇基本结构由外部钢结构和内部填充材料组成。外部钢结构由钢质面板和四周钢质边框通过焊接或胶接组合而成。现行国家标准GB12955-2008《防火门》规定两面面板应采用性能不低于冷轧薄钢板的钢质材料，板材厚度要求不得小于0.8mm，实际使用中，大多数生产厂家选用的面板钢材厚度是0.8mm。四周边框结构形式多种多样，可采用独立构件，也可由一面面板弯边构成，或由两面面板分别弯边后通过焊接或胶接组合在一起构成等。内部填充材料多采用膨胀珍珠岩、发泡型膨胀珍珠岩、无机可溶纤维等，为提高钢质防火门的耐火性能，有些厂家会在面板与门芯之间设置防火板。外部钢结构与内部填充材料间采用胶接组合。

2　常见钢质防火门门扇生产工艺

钢质防火门门扇的制造工艺流程见图1。

图1

3　钢质防火门门扇边缘结构形式及其在耐火性能试验中的特性分析

常见的钢质防火门门扇边缘结构主要有以下四种形式：

（1）边框由受火面面板直接弯边并与背火面面板焊接或胶接构成（如图2），这种结构比较常见，高层住宅建筑入户防火门大多采用这种结构形式。

这种结构形式在耐火试验中，门扇边缘处温度自受火面至背火面由最高点逐步递减，仅在边框与背火面面板连接处会因钢板不连续而出现温度突变。该处处于温度较低区域，若未采取隔热措施，突变量不会很大，且焊点愈多且密，接触面愈大突变量愈小，该边缘结构温度变化趋势见图7中曲线1所示。门扇边框两端温差相对较大，导致热自由弯曲变形相对较大。而边框与背火面面板连接处，温差较小，导致由此引起的热应力不大，较小的热应力不会造成结构局部失稳，因此热应力也无法降低。这种结构形式在耐火试验中弯曲变形最为严重（如图3）。

（2）边框由背火面面板弯边并与受火面面板焊接或胶接构成（如图4），公共建筑楼梯间或疏散通道用的防火门大多采用这种结构形式。

这种结构在耐火试验中，受火面面板与边框连接处钢板不连续，热传导受阻，温度发生突变，由于该处温度相对较高，突变量相对较大，焊点越少且稀，接触面越小温差越大。较大的温差还会使边框由较低温度开始均匀递减，降低了其受火面与背火面之间的温差，其边缘温度变化趋势见图7中曲线2所示。在边缘连接处，受火面面板因温度较高，极易在焊点间发生局部失稳，若加大焊点间距，还会使失稳提前，临界应力降低，并导致结构弯曲变形减小。但由于未采取断热措施，该处温差不会很大，热应力也不会很高，因此热应力降低所形成的门扇边缘变形量的减少在整个变形量中所占份额也相对较小，效率不会很高。但这种结构形式在耐火试验中较前一种弯曲变形量要小。

图2　门扇边缘结构图

图3　门扇下角变形图

图4　门扇边缘结构示意图

图5　门扇边缘结构示意图

图6　门扇边缘结构图

（3）边框由受火面和背火面面板分别弯边焊接或胶接构成（如图5）。

这种结构耐火试验中，连接处由于钢板不连续导致温度突变，焊点越少且稀，接触面积越小突变量越大。当采用胶接连接时，由于高温会导致胶层分离，温度突变量还会更大，温度的突变使冷边温度下降，热边温度升高（热量外传受阻），边框的受火面部分和背火面部分温差均下降，该结构边缘温度变化趋势见图7中曲线3。边框的受火面部分和背火面部分温差的下降导致热变形减小，但热应力的存在和结构高度显著减少引起的抗弯刚度降低又加大了弯曲变形，所以门扇边缘总变形量较上述两种结构形式不会发生明显变化。

（4）采用独立边框的结构形式（如图6）。

该结构在受火面面板与边框及背火面面板与边框连接处，由于钢板不连续，均会引起温度突变，焊点越稀，接触面越小突变量越大，该结构温度变化趋势见图7中曲线4。该结构结合了图2和图4两种结构的优点，受火面面板边缘局部失稳导致热应力降低，对弯曲刚度较大的边框引起的变形量也会减小。该类结构形式若参数选择得当，优于前三种类型。但由于未采取断热措施，连接处温差不会很大，利用结构局部失稳降低热应力的效果也不会很大，因此减少门扇弯曲变形的效率也不会很高。S（mm）门扇边缘距受火面距离

图7　温度变化趋势图（假设门扇厚度为60mm）

图8　门扇边缘结构示意图

4　改进措施

通过对以上四种常见门扇边缘钢结构形式在耐火性能试验中的特性分析，门扇的变形情况都没有得到有效抑制，对此，设计提出了一种改进的结构形式，并验证其耐火性能的可靠性。具体形式在图5所示结构形式的边框采取隔热措施（如图8所示），该结构自受火面至背火面温度会在断热处发生突变，突变量远大于上述四种结构，且突变量受断热位置和断热效果的影响，其温度变化趋势见图7中曲线5所示。隔热处较大温差的存在会使冷热两端各自的温差减少，使门扇边缘因热影响直接导致的弯曲变形减少。若断热处受火面一边钢结构边缘采用的较小的抗弯刚度（即钢板弯边较小，甚至没有弯边），连接点间距足够大，该边会在压力作用下发生局部失稳，使热应力降低，抗弯刚度越小，热应力也会越小，热应力的降低将会明显减少门扇边缘弯曲变形。

5　结语

通过以上的分析，钢质防火门门扇边缘结构形式的不同对门扇弯曲变形有重要的影响，在日常生产中，如果采取合适的门扇结构及工艺对提高产品质量有很大作用，希望本文提出的结构形式能对防火门生产企业有所帮助。

［1］孙玉泉，于广和.防火门生产与检测技术［M］.济南：黄河出版社，2011，（284-307）.

［2］刘凤学.论钢质防火门结构及耐火性能［J］.中国高新技术企业，2007，（04）.

［3］吴伟志.防火门的性能要求与质量保证［J］.中国建筑金属结构，2008，（07）.

［4］战立波.钢质防火门耐火性能提高的途径［J］.消防技术与产品信息，2003，（06）：78-79.

Fire resistance steel door is an important fire separation product of modern building fire safety facilities， the product quality is directly related to the fire spread and personnel escape. The main failure form of the fire resistance steel doors in fire-resistance test is deformation between door frame and door leaf，the failure form is concerned with its door leaf edge structure.This paper reviews several basic forms and analysis of door leaf edge structure，finds corresponding improvement measures，and provides important guidance and advice to improve the quality of fire resistance steel doors.

fire resistance steel door； edge structure；fire-resistance test

崔秋鹏（1981—），男，硕士，工程师，主要从事消防产品质量研究及管理。