閱讀 7508 次 鋼結(jié)構(gòu)防火性能及防火措施的研究

    總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材強(qiáng)度降低，變形增大。約在200℃以內(nèi)鋼材性能沒有很大變化，430-540℃之間則強(qiáng)度急劇下降；到600℃時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。此外，250℃附近有蘭脆現(xiàn)象，約260-320℃時(shí)有徐變現(xiàn)象。蘭脆現(xiàn)象指溫度在250℃左右的區(qū)間內(nèi)， 有局部性提高， 也有回升現(xiàn)象，同時(shí)塑性有所降低，材料有轉(zhuǎn)脆傾向。在蘭脆區(qū)進(jìn)行熱加工，可能引起裂紋。徐變現(xiàn)象指在應(yīng)力持續(xù)不變的情況下鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的現(xiàn)象。結(jié)合200℃以內(nèi)材性無大變化的性能看，結(jié)構(gòu)表面所受輻射溫度應(yīng)不超過這一溫度。設(shè)計(jì)時(shí)以規(guī)定150℃為適宜，超過之后結(jié)構(gòu)表面即需加設(shè)隔熱保護(hù)層。鋼材在高溫下強(qiáng)度降低，尤其是600℃以后幾乎喪失承載能力，使其耐火性能很低。為了滿足建筑物防火要求，需要用耐火材料加以防護(hù)，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)的造價(jià)。目前國內(nèi)外都已開發(fā)出具有一定耐火性能的鋼材。

 

    防火設(shè)計(jì)的依據(jù)是火災(zāi)危險(xiǎn)性類別, 從而確定建筑耐火等級及其它防火、防爆措施�；馂�(zāi)危險(xiǎn)性主要是根據(jù)生產(chǎn)中使用或產(chǎn)生的物質(zhì)性質(zhì)及其數(shù)量等因素進(jìn)行來考慮。

    《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》第3.1.2條中規(guī)定構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限按高低順序共分為甲、乙、丙、丁、戊5類�；馂�(zāi)危險(xiǎn)主要考慮以下幾個(gè)方面：

    ①生產(chǎn)中使用的全部原材料的性質(zhì);

    ②生產(chǎn)中操作條件的變化是否會(huì)改變物質(zhì)的性質(zhì);

    ③生產(chǎn)中產(chǎn)生的全部中間產(chǎn)物的性質(zhì);

    ④生產(chǎn)中最終產(chǎn)品及副產(chǎn)物的性質(zhì);

    ⑤生產(chǎn)的火災(zāi)危險(xiǎn)性分類按其中最危險(xiǎn)的物質(zhì)確定。

 

    有效的防火分區(qū)是建筑必須采取的保護(hù)措施之一。防火分區(qū)可以在廠房內(nèi)部防止火勢向其他區(qū)域蔓延、擴(kuò)散, 有效地控制火災(zāi)的范圍。不過對于現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)廠房的大跨度、大空間及其所需要的生產(chǎn)工藝流程來說, 防火分區(qū)的設(shè)置具有一定難度。常用的分區(qū)方法有以下幾種:

 

    ①防火墻。在生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)管理中沒有特殊要求的情況下, 采取防火墻是簡單、有效并且造價(jià)低廉的一種方法。

    ②防火門。防火卷簾, 可用于小跨度分區(qū)中。

    ③自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。在只需分兩個(gè)分區(qū)及廠房高度不超過8 m 的情況下, 可設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng), 使允許的防火分區(qū)面積增加一倍, 以達(dá)到規(guī)范要求。

    ④獨(dú)立水幕。這是一個(gè)較好的分區(qū)方法, 不存在跨度問題, 水幕噴頭防火水幕帶宜采用噴霧型噴頭, 也可采用雨淋式水幕噴頭, 噴頭的排列不應(yīng)少于3 排, 防火水幕帶形成的水幕寬度不宜小于5 m,流量2 L/( s- m) 。但存在維護(hù)保養(yǎng)困難的問題, 為防止誤操作, 應(yīng)采取人工、自動(dòng)兩種啟動(dòng)方式。

    ⑤防火帶。由于生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)管理需要而無法設(shè)防火墻時(shí), 可設(shè)防火帶進(jìn)行防火分區(qū)。即在有可燃構(gòu)件的廠房中劃出一段區(qū)域, 這個(gè)區(qū)域內(nèi)的構(gòu)件全部采用不燃性材料, 并采取措施防止煙火在分區(qū)間流竄, 也可起到防火分隔的作用。

 

    除上述的防火分區(qū)外，防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生變形塌落的幾種鋼結(jié)構(gòu)防火措施如下：1 涂刷防火涂料法、2 發(fā)泡防火漆法、3 外包保護(hù)層法、4 水冷卻法、5 徹底屏蔽法。上述的五種方法被稱為主動(dòng)防火措施。其中涂刷防火涂料是設(shè)計(jì)首選的一種方法。涂刷在鋼結(jié)構(gòu)表面防火涂料，能形成耐火隔熱保護(hù)層，以提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限。而防火漆是由成膜劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等多種材料制造而成的一種阻燃涂料。一般油漆相比，在物理性能方面基本一樣，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃燒，遇火時(shí)，能推遲火焰延燒到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。水冷卻法是在空心鋼構(gòu)件內(nèi)充水，采用循環(huán)水進(jìn)行冷卻是抵御火災(zāi)最有效的方法之一。當(dāng)溫度上升時(shí)，空心鋼構(gòu)件內(nèi)的水可帶走大量的熱，受熱的水經(jīng)冷卻降溫循環(huán)使用或經(jīng)外部引入冷水引出熱水，從而使鋼構(gòu)件在火災(zāi)時(shí)保持較低溫度。這種技術(shù)在國外被廣泛地使用在鋼柱的防護(hù)中。徹底屏蔽法是用耐火材料組成的構(gòu)件將鋼結(jié)構(gòu)徹底屏蔽，是最經(jīng)濟(jì)的保護(hù)方法。

 

    1、火災(zāi)下為滿足結(jié)構(gòu)耐火極限要求, 一般需對鋼構(gòu)件進(jìn)行防火保護(hù)。目前的主要防火措施為包覆防火涂料或防火板。由于鋼材導(dǎo)熱性好, 采取防火保護(hù)的鋼構(gòu)件的內(nèi)部溫度可假定為均勻分布, 再由火災(zāi)環(huán)境傳入鋼構(gòu)件的熱量應(yīng)等于鋼構(gòu)件升溫所吸收的熱量, 可建立火災(zāi)條件下鋼構(gòu)件升溫微分方程。

 

    2、防火涂料是鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的最佳選材，但其會(huì)隨著保護(hù)時(shí)間增長，而使其綜合性能下降，從而降低其保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件防火的能力。

 

    3、火災(zāi)探測報(bào)警技術(shù)。火災(zāi)探測報(bào)警系統(tǒng)包括探測器和報(bào)警控制器兩大基本部分。根據(jù)所探測的火災(zāi)參數(shù)的不同，火災(zāi)探測器劃分為感溫、感煙和感光（火焰）、氣體和復(fù)合式等型式。

 

    4、煙氣控制技術(shù)。建筑物發(fā)生火災(zāi)后，有效的煙氣控制是保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全、減少進(jìn)一步損失的重要手段�？刂茻煔庖话阌袃煞N方式：擋煙和排煙。很多大規(guī)模的建筑，其煙氣控制往往是幾種方法的有機(jī)結(jié)合。排煙形式的合理與否，不僅關(guān)系到煙氣控制的效果，還有很大的經(jīng)濟(jì)意義。

 

 

[1] 中華人民共和國建設(shè)部,建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范,GB50016-2006.

[2] 黃瀅，萬琳, 鋼結(jié)構(gòu)防火問題探析,江西科技師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2003.

[3] 李國強(qiáng),現(xiàn)代鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)方法,消防科學(xué)與技術(shù)，2002.

[4] 李小梅,淺議鋼結(jié)構(gòu)的防火處理措施,工程技術(shù)，2009.

[5] 張春玉,趙延林,鋼結(jié)構(gòu)建筑防火問題探討,山西建筑，2005.

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)