浅谈钢结构住宅的防火处理方法

张广苹

（南京轨道交通系统工程有限公司，江苏 南京 210019）

相比于混凝土结构，钢结构建筑具有抗震效果好、施工速度快、强度性能高的优势，但是钢结构建筑中有个明显的缺陷问题，便是其抗火性能较差。工程实践表明，钢结构建筑未进行防火设计，或者防火措施不完善，一旦火灾发生，整个建筑结构可能会在短时间内全部瓦解。

1 钢结构住宅概述

国外发达国家的钢结构建筑应用较为广泛，美国钢结构建筑比例高达65%，欧洲地区为30%。而国内方面，钢产量逐渐增加，已经位于世界首位，在钢结构发展中具有较为明显的资源优势。国家相关机构已逐步推行了关于钢结构住宅的政策，这对该类住宅形式的发展而言起到了明显促进作用。

与传统形式的住宅相比，钢结构住宅的优势为：强度高、自重小、抗震效果突出，施工作业受外界环境条件影响小，施工周期更短。同时钢结构材料具有较高的强度，可显著增加住宅使用面积。建筑材料可进行多次利用，降低了建筑垃圾排放量，是响应节能减排政策的措施。但是钢结构建筑中也会存在一些缺陷，如抗腐蚀效果差、耐火性能差、施工成本增加。

2 钢结构住宅防火设计方法

2.1 防火设计方法

钢结构住宅中，当整个建筑体的抗火水平高于抗火要求时，便可起到良好的防火效果。结合当下较为常见的收单进行分析，抗火设计方法包括下述几种。第一、基于试验的防火结构设计。该方法是传统试验方法，借助标准构件在和分析、升温试验等进行防火措施的制定。防火设计中，必须加强耐火极限的分析，保证整个方法的简洁性、直观性。试验一般很难进行载荷分布、载荷大小的精确核算，同时构件温度应力等情况也较难测定。第二、性能化防火设计处理。该方法从两个角度出发对防火性能进行了分析和研究。该方法应用中，要考虑构件位置、人员安全、火灾经济损失等要素，提高防火要求方面的考虑。在进行空气温升、火灾随机性考虑中，需最大程度的进行结构模拟，整个操作涉及到空气动力学、物理学等诸多学科，国内相关研究仍处于初级阶段。第三、基于计算的抗火设计方法。上世纪70 年代后，结构防火设计方法逐渐升级，已经转化为现代化的处理手段。基于计算的结构防火措施中，充分考虑了试验结构抗火中的不足之处，利用结构分析理论、热传导理论等进行了载荷分析、载荷分布分析、端部约束分析等，经由详细计算获得了构件的耐火极限。该方法在使用中，将构件作为参考对象对整体进行了计算。规范中主要以前者为对象进行了防火效果设计分析。基于计算的结构整体极限承载能力计算方法中，一般将钢结构建筑整体结构倒塌作为主要考虑要素，将局部破坏作为起因，分析了局部破坏后建筑体结构内力方面的变化和再分配结果。

2.2 钢结构构件防火设计流程

钢结构防火设计中，需将钢构件在耐火极限范围内所承受最大作用力作为基础进行分析，从而方可确定防火涂层厚度。当下国内构件防火设计中，其计算方法一般参考CECS2002006 标准。其防火计算方法如下。第一、针对钢结构建筑进行最不利火灾位置的计算。第二、结合防火材料种类、构件类型等进行核算，确定防火涂层的厚度。第三、结合钢结构构件火灾状况下温升状况进行耐火极限内部温度的计算和核实。第四、高温状况下，必须考虑钢结构材料的参数指标，核算构件在外部载荷、温度作用下的内力大小。第五、高温状况下，在进行构件荷载效应分析中，要考虑最不利线形组合的状况。第六、验算构件边界的耐火承载极限能力，当结果不符合预期要求时，要及时调整覆盖层厚度，然后进行步骤二的重复计算。

3 钢结构住宅的防火措施

3.1 提高钢结构住宅防火效果的措施

首先，单面屏蔽法。该方法为在建筑结构的迎火面进行阻隔屏障的设置，及时将火焰和构件进行分隔。这种特殊式结构在进行屏障设置中，具有节约成本的优势，该方法在车间等含有高热源区域的建筑结构中较为常见。其次，防火材料的涂抹。建筑材料表面进行防火材料的涂刷可起到防火效果。该方法便捷度高，不会受钢结构构件形状的限制束缚，同时不会增加建筑体结构的重量。再者，借助耐火轻质板材进行防火处理，这种防火方法属于外包层施工作业。借助下述材料进行钢结构材料的包裹，从而起到防火作用，包括石膏板、纤维增强水泥板等，该方法在钢柱防火中应用较多，占用空间较小。最后，混凝土浇筑、耐火砖砌筑。该方法的优势为强度高、耐冲击，但是其占用空间较大、施工复杂度过高，该防火方法在斜撑、钢梁上应用频率较高。

3.2 防火涂料的选用

钢结构防火涂料选择中，必须考虑材料耐火要求、结构类型、工作环境等要素，其选用原则包括下述几方面：第一、裸露网架钢结构、轻钢屋架中，建议选择涂覆薄层钢结构防火涂料，对于装饰要求较高的建筑体，一般建议选择超薄型钢结构防火涂料。第二室内高层、隐蔽钢结构中，一般其耐火极限要求在1.5h 以上的状况下，建议选择厚涂型防火涂料。第三针对露天钢结构进行处理中，在进行防火涂料的选择中，应考虑环境适应性这一要素。

4 结语

作为未来发展的必然趋势，钢结构住宅的发展前景广阔，为此，必须加强钢结构抗火性能的考虑，这是提高钢结构形式住宅的重要举措。新时期，各种防火技术会随着建筑材料、工业住宅的进步而不断完善。