建筑中钢构件的防火要求

建筑中钢构件的防火要求建筑中钢构件的防火要求 2001 年 9 月 11 日 位于美国纽约市中心的世贸大厦遭到 恐怖分子的袭击 在先后遭受两架民航客机的撞击后 仅过了 20 多分钟 这幢摩天大楼便轰然倒塌 造成了数千人的重大伤 亡 世贸大厦是美国经济繁荣的象征 如此庞大的建筑为何这 般不堪一击 建筑专家们众说纷纭 但有一条是肯定的 那就 是和这幢建筑的全钢结构构造有很大的关系 首先是钢构件遭 到剧烈撞击 造成防火保护层松脱 紧接着大量泄漏的航空燃 料在建筑内部猛烈燃烧造成楼内温度急剧上升 在高温作用下 无保护层的钢构件很快失去强度和承载能力 最终上演世贸大 厦在瞬间化为乌有的人间惨剧 近年来 随着经济发展速度不断加快 为缩短建筑的建设 周期及降低建筑的成本 钢结构被广泛应用到民用及工业建筑 中 各地在经济开发区建设和老城区改造过程中 以钢结构作 为建筑主要构件的建筑比例呈不断上升趋势 建筑设计防火 规范 以下简称 建规 高层民用建筑设计防火规范 以下简称 高规 在规定各类建筑耐火等级和各主要构件 耐火极限的同时 也对火灾危险性较小的钢结构建筑作出了不 同程度的放宽 一 温度对钢材性质的影响一 温度对钢材性质的影响 钢材是常用的建筑材料 在常温下钢结构具有质量轻 强 度高 特别是抗拉 抗剪能力强等优良特性 因此钢结构成为 主要的建筑结构之一 钢材虽是一种不燃烧的材料 但是热的 良导体 极易传导热量 钢材在温度超过 300 以后 屈服点和 极限强度显著下降 达到 600 时强度几乎等于零 科学试验和 实例都表明 未加保护的钢结构在火灾情况下 只需 0 25 小时 自身温度就会上升到 540 以上 致使构件本身扭曲变形 导致 建筑物坍塌毁坏 变形后的钢结构也无法修复使用 因此建筑中采用的钢结构如未作防火保护 在发生火灾时 将直接影响整个建筑的耐火时间 从而给内部人员疏散和消防 队员扑救带来危险 二 钢结构的防火保护方式二 钢结构的防火保护方式 钢结构的防火保护通常有以下几种方式 1 钢结构防火涂料 钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面 能形成耐火隔热保护层 以提高钢结构耐火极限的涂料 分为 厚型 薄型 超薄型等几种 厚型涂料呈颗粒状 涂层厚度通 常在 8 毫米以上 施工方法为喷涂 高温时依靠涂料本身的厚 度及较低的导热率起到对钢构件的隔热作用 薄型和超薄型涂 料涂层较薄 有一定装饰效果 施工方法可喷可刷 高温时涂 层膨胀增厚保护钢构件 2 外包层 用现浇混凝土作外包层时 可以在钢结构上现浇成型 也 可采用喷涂法 喷射工艺 现浇的实体混凝土外包层通常可 用钢丝网或钢筋来加强 以限制收缩裂缝并保证外壳的强度 也可以在施工现场将钢结构表面涂沫砂浆以形成保护层 砂浆 可以是石灰 水泥或石膏砂浆 也可掺入珍珠岩或石棉 外包层也可以用珍珠岩 石棉 石膏或石棉水泥和轻混凝 土做成的预制板 采用胶粘剂和钉子或螺栓固定在钢结构上 3 充水 水套 在空心钢构件内充水是抵御火灾最有效的方法 能使钢结 构在火灾时保持较低的温度 水在结构构件内循环 受热的水 可经冷却再循环 或由水管引入凉水来取代加热过的水 这种 方法在国外被广泛地使用在钢柱的防护中 4 屏蔽 将钢结构包围在耐火材料组成的墙体或顶棚内 或将钢构 件包藏在两片墙之间的空隙里 只要增加少许耐火材料甚至不 增加即达到防火的目的 所以这是最经济的防火方法 三 建筑各构件的防火保护三 建筑各构件的防火保护 1 非承重外墙 非承重外墙为建筑的围护构件 主要作用是防止风 雨 雪 热 噪声等的侵袭 以达到隔热 保温 隔音及防火的效 果 工业建筑及简易民用建筑多采用夹心彩钢板等轻质材料作 此构件 因为不承重且不受剪 拉等外力 所受力主要为本身 重力 相对受力的柱 梁等在高温状态下能较长时间保持其完 整性 防止火势的直接蔓延 甲乙类及高层库房因内部可燃物 较多 火灾危险性较大 具有爆炸危险 因此其非承重外墙要 有较强的防火能力 不应采用夹心彩钢板 其他工业建筑及简 易民用建筑可采用无保护层的夹心彩钢板 应当注意的是 夹 心彩钢板的内填充材料应为非燃烧材料 否则火灾情况下 会 造成内填材料的流淌燃烧 产生大量有毒烟气 另外有些集市 贸易 采用简易大棚结构 无围护构件 一旦发生火灾极易相 互影响 火烧连营 笔者建议在消防整改和自身改造过程中 增加夹心彩钢板等围护构件 否则 对各幢大棚的防火间距应 当以厂 库房间距为标准严加控制 2 承重的柱 梁 楼板 承重的柱 梁及楼板承受着建筑的竖向荷载和水平荷载 是建筑的主要受力构件 单 多层工业建筑及超高层民用建筑 为降低成本缩短工期或降低建筑自身重量多采用此形式 而钢 构件受到高温后会出现屈服点和强度下降的情况 造成建筑物 在短时间内倒塌 从而严重威胁建筑内部人员和前来扑救的消 防队员的生命安全 出现像世贸大厦那样瞬间倒塌的悲惨一幕 因而此类钢构件应为防火保护的重点 三级以上耐火等级建筑 的此类构件特别是钢构件的连接点均应严格进行防火保护 二 级耐火等级的丁戊类厂库房因内部可燃物较少 火灾危险较小 柱和梁可采用无保护层的金属构件 但使用甲 乙 丙类液体 或气体的部位 受到高温的影响较大 仍应采取防火保护措施 对于集贸市场 展览馆等大型建筑 建议对钢柱采取混凝土或 粘土砖包裹的方法进行保护 目前城市内出现了较多的商品门 市房 业主因室内空间较大 在装饰过程中往往采用加接阁楼 的方式增加营业面积 有些阁楼面积大 人员多 且阁楼的顶 棚内有较多的电气线路 如采用木构件 极易造成火灾 造成 人员伤亡及财物损失 建议采用经过防火处理的钢构件 耐火 极限按照相应建筑楼板及支承单层的柱的标准 3 屋顶承重构件 屋顶位于房屋的最上部 起阻挡风雨和抵御酷热严寒的维 护作用 主要由屋面 保温层 和屋顶承重构件组成 承重构 件主要承受屋面上的所有荷载 自重及其他加于屋顶的荷载 并将它们传给支承它的墙或柱 总体上所受荷载较小 位置较 高 对于层高较大的建筑不易因高温而致倒塌 建规 虽对 屋顶承重构件给出了相应的耐火极限 但也作出了最大程度的 放宽 二级耐火等级建筑的屋顶承重构件除甲 乙 丙类液体 或可燃气体火焰能烧到的部位外 可不采取防火保护 笔者认 为 建规 的本条规定放得过宽 因消防人员在进入室内救 人过程中被屋面坠落物伤害的情况时有发生 建议对室内可燃 物较多的建筑的屋面承重构件进行防火处理 高规 对高层 建筑主体要求相对较高 只要是钢屋顶都应作防火保护 甚至 连其他的吊顶 塑板 保温材料都提出了采用不燃烧材料的要 求 只是对不上人的屋顶将 1 小时的耐火极限放宽到了 0 5 小 时 但仍需作防火保护 对于高层建筑裙房的类似构件 高 规 未有明确说法 依据裙房防火分区等相关规定的要求 笔 者觉得可参照 建规 的相关规定执行 这里不得不提一下防 火墙 当普通建筑物的屋盖为耐火极限不低于 0 5 小时的非燃 烧体时 高层工业建筑屋盖为耐火极限不低于 1 小时的非燃烧 体时 防火墙可砌至屋面基层的底部 不高出屋面 但如果屋 顶是未经防火保护的钢屋架时 防火墙应高出其屋面不低于 40 厘米 4 疏散楼梯 楼梯是建筑内上下层之间的疏散设施 多为钢筋混凝土结 构 2001 年 建规 高规 对歌舞娱乐游艺放映场所的相 关条文进行调整以后 导致许多场所需增设室内外疏散楼梯 由于系改造工程 多以简易的钢结构楼梯为主要形式 室外钢 结构疏散楼梯因其地处室外 不易受到火灾时的高温作用 所 以不需要进行保护 但对其每层出口处的平台