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摘要：文章簡單分析了鋼結構建筑火災危險性，闡述了鋼結構建筑防火基本性能要求，針對鋼結構建筑防火設計展開了深入研究分析，希望可以對鋼結構建筑防火設計提供一定的參考和幫助，取得理想的防火設計效果。

關鍵詞：鋼結構；建筑；防火設計

當前我國建筑工程項目正在向著高層化和超高層化方向發展，這些建筑多選擇鋼結構，鋼結構具有非常高強度和抗震性，結構自重小，施工周期可得到有效控制，鋼結構住宅的開發屬于當前建筑行業發展熱點。這些場所可燃物種類和數量也逐漸增多，必須要對鋼結構建筑防火設計有足夠重視度。鋼結構本身的防火性能相對較差，導熱系數大，在450~650℃高溫環境下幾乎失去承載能力，存在嚴重的變形，如果鋼結構建筑本身缺乏各項保護措施，火災發生后鋼結構建筑非常容易由于溫度過高等發生倒塌或者變形，因此，在發掘鋼結構良好使用性能的同時必須要做好防火設計，本文就此展開了研究分析。

1鋼結構建筑火災危險性分析

鋼結構耐火性差的特征導致其應用受到限制。當有火災等情況出現時，鋼結構本身不會發生自燃，但是受到高溫灼燒等因素影響，其性能嚴重下降，很大程度上增加了火災救援工作的難度。相關研究表明，如果鋼結構建筑未做好防火設計，其支撐時間將不會超過20min，很大程度上增加初期滅火工作難度，另外，鋼結構建筑有火災等情況出現，非常容易產生大量熱量和煙霧，影響滅火工作的順利開展。

2高溫條件下鋼結構力學性能分析

鋼結構建筑以鋼材為主，鋼材屬于不可燃材料，但是在高溫環境下，隨著溫度的升高，鋼結構整體性能會發生大幅度改變，彈性模量、抗壓強度以及屈服強度等明顯降低，有研究表明，如果溫度超過150℃，想要使鋼結構建筑穩定性得到保證，必須要給予針對性的防護措施。溫度在250~300℃時，鋼結構強度會迅速下降，溫度在350℃時，鋼結構屈服強度下降超過1倍，溫度在500℃時，鋼結構將喪失原有強度和剛度。一般火災現場溫度往往在700℃以上，鋼結構的力學性能會發生非常大改變，甚至出現倒塌等問題。

3鋼結構建筑防火基本性能要求

3.1有良好絕熱性能

鋼結構往往作為建筑鋼柱和鋼梁使用，根據一級防火要求，鋼柱耐火極限大約在3h左右，鋼梁的耐火極限在2h左右。按照二級防火要求，鋼柱和鋼梁的耐火極限會有一定的縮短，鋼結構在表面長時間受到超過200℃溫度輻射熱，或者短時間內承受高溫火焰時，必須要給予針對性的防護措施，使鋼結構使用過程中的安全可靠性得到保證。3.2有良好環保性能當前在鋼結構建筑防火要求方面還需要保證其具有非常好的環保性能，這一要求需要落實在建筑鋼結構施工以及使用等過程，嚴禁產生對人體有害氣體。當前建筑工程項目室內施工中空氣污染已經成為影響公眾健康的一項主要因素。鋼結構建筑使用過程中一旦發生火災，材料內部阻燃成分受到高溫等因素影響，將容易產生有毒有害氣體，對現場被困人員以及消防人員的生命安全造成嚴重威脅。

4鋼結構建筑防火設計

4.1鋼結構建筑防火設計基本思路

不同形式鋼結構，在設計前需要與建筑圖紙以及《建筑防火設計規范》等參數相結合，明確建筑耐火等級，之后對所設計項目耐火穩定性、隔熱性等性能展開綜合分析，明確建筑耐火極限。當前鋼結構建筑在廠房等較大空間中有著非常廣泛的應用，這些廠房的鋼結構以薄層結構和圓柱等為主，其截面面積相對較大，受到這一因素影響，當有火災等情況出現時，結構受熱面積大，吸收熱量程度高，鋼結構的穩定性和承載能力會在火災出現后較短時間內劇烈下降，尤其在跨度和空間較大的建筑中表現更為明顯。鋼結構建筑防火設計前還需要結合可燃物密度、建筑空間通風和高度等方面情況，與鋼結構本身的強度、尺寸和性能等分析考慮，按照分區方式設計。具體設計中，首先，可以進行防火墻的設計，在建筑內部建設防火墻，細化空間，但是有部分生產車間等需要連續性操作，防火墻的設計很難有效落實；其次，使用防火卷簾，使用防火卷簾能夠一定程度上降低火災的影響，但是如果空間跨度過大，卷簾門的制作成本高，控制不方便；再次，設置自動噴水裝置，這種防火方式在大空間廠房有著較好應用效果，但是如果建筑屬于單層鋼架結構，同時高度過高，很難取得理想的防火效果。

4.2現代鋼結構防火設計標準

以計算為基礎的防火設計在實際應用中具有非常明顯優勢，能夠從實際情況出發展開耐火設計，在具體設計中：第一，明確防火被覆厚度；第二，明確構件處于耐火極限下的構件內部溫度；第三，根據現有高溫條件下鋼材料的參數性能，明確結構溫度作用以及外荷載作用下的內力情況；第四，展開荷載組合；第五，結合構件以及受載類型等方面情況對構件在耐火承載力極限狀態進行驗算；第六，如果防火被覆厚度計算存在問題，那么還需要對其重新進行調整和優化，展開重復性設計。

4.3根據建筑重要性合理選擇鋼結構建筑耐火等級

不同鋼結構建筑的用途各不相同，其火災危險性也會存在一定的差異。鋼結構建筑防火設計中必須要與我國建筑防火規范相結合，綜合多個方面因素分析考慮。根據國家一些強制性的規定和建筑重要性，對鋼結構建筑的火災危險展開合理的劃分，之后結合分類明確鋼結構建筑防火設計所需要達到的防火等級。

4.4合理選擇鋼結構防火保護方法

當前鋼結構建筑在防火設計方面包含有多種不同方式，比如水淋法、沖水冷卻法等，不管何種防火保護方法都是以降低鋼結構熱量傳遞速度為目的，以此降低鋼結構建筑溫度，使鋼結構強度降低時間得到延長。在具體的防火設計過程中必須要與建筑物使用情況相結合綜合分析考慮：

（1）噴涂式鋼結構防火方法。這種防火設計方法主要是在鋼結構的表面噴涂一層防火材料，實現對鋼結構的保護。不同鋼結構噴涂的噴涂厚度存在一定的差異，其防火原理各不相同。在薄型鋼結構方面，一般將噴涂厚度控制在3~7mm，厚型鋼結構方面，噴涂厚度往往控制在8~42mm，薄型鋼結構和厚型鋼結構防火原理的區別主要有以下3個：第一，薄型鋼可以通過遇火膨脹方式隔熱，也可遇火后產生惰性氣體，起到隔熱效果，厚型鋼結構受熱后不會出現膨脹，主要根據自身的特性實現防火；第二，薄型鋼的防火涂料燃燒后會釋放滅火氣體，對人體造成一定的危害，厚型鋼防火涂料相對較為環保；第三，薄型鋼結構的耐火極限一般最高達到2.5h，厚型鋼的耐火極限可達到3h以上。

（2）充水冷卻鋼結構防火方法。這種防火方法主要是在空心封閉柱內充水，當有火災等情況出現使，構件可以利用柱中的水吸收火災的熱量，之后通過蒸發方式實現對熱量的有效排除，維持構件溫度100℃。只要鋼結構中一直有水，就能夠不斷實現對熱量的消耗和傳遞，避免鋼結構溫度過高導致其強度受到影響。

（3）鋼結構建筑包敷法防火。這種防水方式主要是使用耐火材料包裹鋼結構防火。所選擇的耐火材料往往有非常好熱容量，材料本身不可燃，比如無機防火板，這種材料與石膏板、硅酸鈣板等材料相比，施工簡單、成本低廉，使用過程中不容易發生磨損，同時不會花費較長的施工時間。另外，包敷材料還沒可以選擇混凝土、砂漿等。

（4）水噴淋法鋼結構防火。這種防火方式主要是在鋼結構上部設置一定的管網和噴頭，鋼結構溫度升高時，噴頭會在高溫情況下自動打開并噴水，能夠在鋼結構建筑表面形成連續性流動水膜，取得理想的滅火效果，尤其在水分蒸發過程中，會消耗非常多熱量，鋼結構建筑溫度得到有效下降，構建溫度不會過高，使結構的耐火極限得到延長。

4.5報警系統和滅火裝置

以往的報警設備感溫探測器探測高度在8m以下，感煙探測器的探測高度在12m以下。鋼結構建筑空間構造相對較大，在固定房間報警系統設計方面可采取一般探測器，針對展區等較大空間，報警系統可選擇雙波段火焰探測器等設備，同時搭配自動水炮系統使用。在滅火裝置方面，自動報警滅火系統在建筑防火方面發揮了重要價值，其應用非常廣泛，主要是利用加壓設備將水送入管帶噴頭，噴頭受到控制信號后自動啟動灑水滅火，實現對火災蔓延的有效控制。高層建筑在防火方面需要以自防自救為主，適當增大室內消防用水量。

5結語

當前人們在鋼結構建筑防火方面要求越來越高，想要實現對現有建筑防火規范的完善，明確建筑火災安全性，使鋼結構耐火設計方法得到優化，每一個建筑防火研究人員都需要在實踐中不斷研究探索。鋼結構建筑設計人員在具體設計過程中需要與建筑實際情況相結合，從材料耐火性、耐高溫性和耐腐蝕性等方面出發綜合分析考慮，提高鋼結構建筑防火設計合理性，使建筑內人員生命和財產安全得到保證。

參考文獻

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作者:席建峰 單位:陜西建工第二建設集團有限公司