浅谈钢结构防火保护

赵保兴

（山西五建集团有限公司，山西太原 030013）

0 前言

当前建筑行业开始广泛采用钢结构，作为现代建筑的重要形式，钢结构的抗震性能良好且重量较轻、强度高，可以充分保证建筑工程质量。但其使用期间耐火性较差的特点也十分明显。本文据此分析了钢结构施工中的防火保护措施，为此后钢结构的整体使用以及火灾隐患的整改工作提供参考。

1 钢结构防火性能

钢结构的保温隔热性能较差，耐火极限较低，发生火灾20min之内便会出现倒塌的危险。具体而言，钢结构防火性能较差，表现在以下几个方面：

①钢结构耐火等级较低，钢结构内部存在晶体组织，对温度比较敏感，温度的变化均会影响钢结构性能，会随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。根据建筑防火规范，建筑物耐火分为四个等级，其中未进行防火保护的钢结构耐火等级仅为四级，无法满足火灾情况下建筑的使用要求。对此，相关设计单位，根据防火规范、建筑、构筑物耐火等级要求，进行相应的设计、施工，确保耐火等级达到规范要求。②钢结构遇到高温极易发生变形问题，以致倒塌。钢属于含碳量低于2%的铁碳合金，含碳量大于2%时为铸铁。而钢材强度的主要影响因素便是碳，提高含碳量可以提升钢材的强度，但也会随之降低其冷弯性能、塑性以及韧性等特性。钢材的耐火性较差，没有防火保护要求，远低于钢筋混凝土与砖石，在发生火灾时，强度会迅速下降，当温度在150℃以内时，钢材自身性能没有发生较大变化，但当温度在430～540℃时，钢材的强度会迅速下降，当温度超过600℃时，钢材强度已经很低，甚至无法承担建筑载荷，导致建筑物发生变形与倒塌问题。一般火场的温度会迅速达到800～1000℃，在这样的高温环境下，钢结构很快便会发生塑性变形问题，无法保证建筑安全性。

2 钢结构防火保护措施

2.1 用防火板装饰保护

在钢结构防火过程中，施工人员根据防火设计要求，按照图纸采用的材料进行防火装饰保护，利用无机防火板材包裹大型钢构件，比如硅酸钙隔热板、石膏板等，此种方法施工流程比较简单，节省成本，且可以保证装修面的平整度与光滑度，无环境污染，属于钢结构防火保护的新发展方向，具备十分广阔的推广前景。

2.2 涂刷防火涂料

为了提高钢结构的耐火极限，设计采用喷涂防火涂料方法，当前我国钢结构防火涂料主要被分为无机厚涂型以及有机薄涂型两种类型，两者具备不同特点，应结合建筑物防火要求进行使用。在选择钢结构防火涂料时，工作人员应遵循以下原则，当室内裸露钢结构，且存在装饰要求，耐火极限在1.5h以下时，应选择薄涂型钢结构防火涂料。室内钢结构隐蔽，高层全钢，且耐火极限在1.5h以上时，应选择厚涂型钢结构防火涂料。露天钢结构应结合室外特点合理选择防火涂料，但钢结构的防火涂料不得使用含有石棉的结构，不得使用苯类溶剂，保证在施工后不存在刺激性气味，并在预定的使用期限内达到预期的涂层厚度，不腐蚀钢材。在钢结构防火涂料施工时，工作人员应根据钢结构不同构件耐火极限的要求，结合标准选定涂层厚度。在选择薄涂型钢结构防火涂料时，应保证钢材与涂层之间粘结牢固，无空鼓与脱层问题。且涂层厚度应符合耐火极限的设计要求，保证外观的平整光滑，颜色均匀，不存在凹陷与松散情况，即便存在个别裂缝，且宽度也应不大于0.5mm。在在选择厚涂型钢结构防火涂料时，钢材与涂层之间应粘结牢固，不存在空鼓与脱层问题，且涂层厚度的80%以上均应满足耐火极限的设计要求，最薄处厚度不得低于设计厚度的85%。除此之外，涂层应保持轮廓清晰、颜色均匀，外观平整光滑，不存在凹陷与松散问题。

通过使用钢结构防火涂料可以保证钢结构不直接暴露在火焰中，涂层吸收的物质可以分解为水蒸气，消耗热量，杜绝火势蔓延。且涂层本身为多孔轻质型，在受热后会碳化为泡沫，阻碍了热量的进一步蔓延。

2.3 用混凝土包裹钢结构

在钢结构防火保护时也可以采用混凝土外包方法，可以利用喷涂工艺也可以在钢结构上浇筑成型。现浇的混凝土作为外包层时，一般利用钢筋或型钢进行加强，通过限制裂缝保证钢结构强度，或者可以在施工现场将砂浆涂抹至钢结构表面，形成保护层。外包层可以利用石膏、石棉水泥、轻质混凝土等制作为预制板，利用螺栓或胶黏剂固定在钢结构上，确保钢结构耐冲击。

2.4 设置自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统

钢结构被广泛应用至高层建筑、民用建筑、工业厂房中，且在不同的建筑内，由于起火位置的不同。对此，施工人员应根据钢结构的使用特点确定火灾的防护要求，根据火灾危害性设置相应的防火分隔。最为关键的是，应在钢结构建筑内设置火灾自动报警系统、自动灭火以及防烟排烟等设备：①设置火灾探测报警系统，包括报警控制器、探测器等组成部分，可以根据探测的火灾参数明确火灾程度。在设计自动报警系统时，利用报警区域将厂房内的防火分区与自动报警系统连接起来。同时，在系统布线时，还应充分结合厂房的防火分区、布局、探测器位置以及结构特征等因素，保证可行性与合理性。钢结构建筑的结构比较复杂，存在较多的的电缆与桥架，在布线时应保证简捷安全，尽量不与其他管线进行跨越，减少节点支路数量，避开环境恶劣的区域。受各种电磁干扰信号的影响，钢结构的报警系统还应选择屏蔽电缆，做好金属管的保护工作。同时，发生火灾后，为了保证人们的生命财产安全，进一步减少损失，还应做好烟气的控制工作，因此在选择报警系统的探测器时，一般包括感烟探测器、感温探测器、可燃气体防爆探测器以及短路隔离器等。消防用电线路主要是电磁感应信号的传送，不应设置在受电磁干扰的场所。②设置自动喷水灭火系统，合理设计喷水强度、作用面积、喷头保护面积等参数，并安装水源管网，在发生火灾时能通过高位消消水箱及喷头爆裂启动消防水泵。且消防泵应安装直接启动装置，配备压力开关与按钮开关，型号应根据水力计算结果选择，泵的流量不得小于设计供水量，扬程满足最不利点喷头的压力要求。

2.5 其他措施

①冷却法，在燃烧物上直接喷射灭火剂，降低燃烧物温度。当温度降低至燃点之下时，便可以阻止燃烧。或者在火源附近的可燃物上直接喷洒灭火剂，降低温度，以防因辐射导致起火问题。冷却法属于主要的灭火方法，主要采用二氧化碳与水进行降温。②隔离法，将可燃物与着火的地方隔离，燃烧因缺少可燃物而停止。实际应用中，可以将着火物移至安全的地方，或者关闭液体管道阀门、可燃气体以及液体管道阀门等，避免可燃物体进入燃烧区域，或者拆除着火物相邻的建筑物。③窒息法，阻止空气流进入燃烧区域，或者利用不燃烧的物质冲淡空气，降低氧气浓度，熄灭着火物。实际应用中，应在燃烧物上覆盖湿麻袋、湿棉被、湿毛巾被、泡沫等不燃火难燃物质。或者封闭起火的建筑与设备门窗。④抑制法，利用含氟等化学灭火剂喷向火焰，达到灭火的目的。⑤气体防火系统，选择七氟丙烷等洁净气体，惰性气体在释放中不会危害人体，占地面积小，且灭火效率高。

3 结束语

钢结构自身抗震性能良好，且重量较轻，属于绿色环保产品。目前我国钢铁产品的生产总量较大，钢结构具备良好的市场发展前景。对此，设计单位从设计方面采取多种措施提高钢结构的耐火等级，以切实提升其建筑耐火性，提升建筑工程的施工质量。