探究钢结构工业厂房的建筑防火设计

王 爽 杨永峰

（陕西陕焦化工有限公司， 陕西 渭南 711712）

引言：就企业而言，由于钢结构建筑物具有施工工期短、布局灵活、抗震效果好、环保性强等特点，可为企业提供更高的经济价值，在现代工业厂房设计中具有广泛的应用性。但是由于钢结构的耐火性相对较差，随着温度的变化其结构力学性质也发生改变。因此，加强钢结构工业厂房建筑防火设计质量，提升钢结构工业厂房使用安全至关重要。

1 钢结构工业厂房耐火性特征

钢结构（steel structure）是建筑工程中较为常见的一种结构类型，主要是由钢板、型钢通过必要连接形成的结构构件，如钢梁、钢桁架、钢柱等共同组成，钢结构一般采用焊缝连接、铆钉连接或螺栓连接的方式进行连接。由于钢材具有自重较轻、构件断面小、结构性能好、抗拉及抗压强度都很高等特点，因此钢结构建筑物通常具有结构可靠性强、机械化作业程度高、环保性强等特点，在工程建筑设计与施工中具有广泛的应用性。但是，相对其他建筑结构而言，钢结构建筑的耐火性能较差，通常情况下钢结构的耐火时间在十五分钟左右，当钢结构表面受到150℃左右热辐射时，其强度性能将会下降，一般情况下，当温度为350℃时，钢结构材料的强度将下降三分之一，当温度为550℃时，钢结构材料的强度将下降二分之一，当温度超过600℃时，钢结构材料的强度将下降三分之二[1]。此时钢材的力学性能，诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降，低于建筑结构所要求的屈服强度，也就是低于建筑结构的承载许用应力，从而影响建筑整体稳定性、牢固性与使用安全性。而理论上来讲，当化工企业发生火灾时其温度相对较高，可达到800℃以上，加之厂房空间大、流通性强，因此一旦发生火灾，其危害性较大。对此，钢结构工业厂房的建筑防火设计需根据厂房实际情况，正确确定火灾危害等级与工业厂房耐火等级，从而依据有关规定进行科学设计。

2 钢结构工业厂房的建筑防火设计

2.1 工程概述

就化工企业而言，工业厂房在建筑设计之初，就要充分掌握该化工企业生产工艺的特点及生产设备对空间环境布置的要求。化工企业工业厂房一般具备化工产品生产、储存、运输等功能。而由于多数化工原料与产品，具有易燃、易爆等特点，决定了化工企业的工业厂房需具备较高的火灾防御能力，需要做好厂房防火措施。对此，在采用钢结构形式进行厂房建设时，为实现厂房火灾的有效预防，需做好建筑防火设计工作，提升厂房耐火等级。

2.2 建筑防火设计

根据建筑设计要求，在明确钢结构工业厂房耐火等级与钢结构耐火特征后，建议采用如下方法进行设计与实践：

2.2.1 科学应用耐火保护方法

目前，在钢结构工业厂房建筑防火设计中，较为常用的耐火保护方法有以下几种：第一，喷涂法，即在钢结构的表面喷涂一层防火性能相对较好的涂料，用以在钢结构表面形成保护层，对钢结构构件进行保护，提升钢结构建筑的耐火极限。通常情况下，对耐火极限要求较低的（1. 5h以下）可利用薄型钢结构防火涂料进行涂装（3mm～7mm），如装饰性钢结构构件；对耐火极限要求较高的（2.5h左右）需采用厚型钢结构防火涂料进行涂装（8mm～45mm）[2]。钢结构通常先进行防腐涂料涂装，再进行防火涂料涂装，应注意防火涂料和防腐涂料应具有相容性，不能产生化学反应。第二，包敷法，即利用混凝土、硅钙板和砖等耐火性能高的材料将钢结构进行包裹，形成隔离层实现钢结构建筑物耐火极限的提升。第三，水淋冷却法，即在钢结构构件上部设置自动喷淋系统，当火灾时，通过水淋形成连续水膜进行保护。而无论应用哪种方法，应保证材料质量的合格性，注重施工现场的有效监督与管理，实现耐火保护方法作用的最大化发挥。

2.2.2 进行防火分区设计

在建筑防火设计中，可根据建筑工程项目实际情况，实现防火分区的科学规划，从而进行分区针对性管控，实现火灾的有效防治，降低火灾发生时对钢结构工业厂房的影响。通常情况下，防火分区的划分方法主要由以下几种：第一，依据工程项目楼层进行划分，即以每一层楼层为一个分区，并采用封闭的楼梯间将各个独立的楼层分区连通，楼梯间的门设置为防火门，其防火等级需根据实际情况进行选用，通常为乙级；第二，依据功能进行划分，即可将厂房分为办公区、生产区、产品存储区、动力区等不同独立区域，根据不同区域消防需求，进行防火分区方案的有针对性设计：①特殊区域建立防火墙，配置自动灭火系统，但在对生产工艺连续性以及设备管道安装有要求的大空间的工业厂房内，防火墙应用范围有限；②防火卷帘在民用建筑中应用广泛，但在大跨度的钢结构工业厂房内，不仅没有如此大跨度的卷帘，而且这样大跨度的卷帘在收放时很难控制，容易卡在滑槽里；③工业厂房内可设置贯通防火带，当由于生产工艺连续性的要求，无法设防火墙，可在厂房内划出一段区域，将该区域内的构件全部改用不燃性材料，但在实际设计时对工艺布置及不燃物选择限制大；④防火水幕可作防火分隔，宜采用喷雾型喷头，也可采用雨淋式水幕喷头。防火水幕分隔方式灵活，不像防火墙分隔厂房空间，也没有大跨度防火卷帘的麻烦，但存在需水量大，启动水幕可能对生产设备造成损坏的危害。

2.2.3 安全出口与门窗设计

在建筑防火设计中，需根据建筑施工设计要求与建筑工程属性，对建筑楼梯、安全出口数量、过道宽度、楼梯与安全通道之间距离等进行科学设计，并在安全通道配置引导标识，在一定范围内配备消防设备。与此同时，需依据建筑设计防火规范，对门窗进行科学设计，包括门窗角度、防火墙门窗洞口高度、门窗材料等。通常情况下，钢结构工业厂房的防火门需为甲级防火门；封闭楼梯间门应为乙级防火门；防爆墙体可配置采光窗[3]。以及在设置有火灾自动报警装置的钢结构工业厂房中，分类别对防火门进行消防联动控制设计。

结论：总而言之，钢结构工业厂房建筑防火设计是钢结构工业厂房设计工作中的重要组成部分，对提升钢结构工业厂房质量，保证钢结构工业厂房使用安全性与可靠性具有重要意义。对此，设计工作人员在进行建筑防火设计时，应结合钢结构工业厂房本质特性与建设要求，从整体层面出发进行综合分析，保证设计的科学性、规范性、准确性，增强钢结构工业厂房防火性能，提升厂房安全性。