浅谈高层及超高层钢结构建筑的防火措施.docx

浅谈高层及超高层钢结构建筑的防火措施 摘 要：由于钢材强度高、自重轻、延性韧性好等优点，钢结构被广泛地应用于高层、超高层建筑中，但是又面临钢结构不耐火的一个难题。因此，探讨高层、超高层钢结构建筑的防火措施，并指出相应的适用范围、优缺点，具有很重大的工程意义和社会价值，能有效地减少人员伤亡和财产损失，为工程实践提供科学的指导和可靠的依据。 关键词：高层、超高层钢结构建筑；耐火问题；防火措施 1 概况 近年来，随着施工技术和设计理念的成熟，为了有效的利用空间，建筑开始向高层、超高层发展。由于钢结构的材料强度高、自重轻、稳定性好、施工周期短等优越性，在高层、超高层建筑中被广泛应用。但是，钢材的耐火性能极差，当温度超过一定的范围时，其承载能力受到极大的影响，当温度超过600摄氏度时甚至完全丧失承载能力。因此，直接将钢结构应用于高层、超高层建筑中而不采取必要的防火措施时，势必会给建筑物发生火灾造成重大事故埋下隐患，危机人们的生命财产安全。在高层、超高层建筑中，即使钢结构的耐火性能较差，但考虑到钢结构的很多性能优于钢筋混凝土结构，钢结构仍然在大跨度、高层及超高层建筑中占有重要的地位。因此，为了减轻火灾对钢结构承载能力的影响，为人们提供足够的逃生时间，减少火灾造成的损失，在高层、超高层钢结构建筑中采用有效的防火措施具有重要的意义。 2 钢结构的防火措施 采用绝热或吸热的材料或方法降低热量向钢结构传递和积累的速度，推迟钢结构升温和降低强度的时间，为消防灭火和人员逃生提供充足的时间，这是钢结构防火的主要理念和根本目标。至今为止，钢结构的防火保护方法有很多种，但是从防火原理上可以分为截流法和疏导法两种。 2.1 截流法与疏导法的区别 截流法和疏导法最根本的区别在于它们的防火原理不同：截流法的基本原理是截断或阻滞火灾产生的热量传到钢结构构件上，使其在规定时间内温度不超过临界温度；疏导法的基本原理是允许热量传到钢结构构件上，但可以通过设置的系统将热量消耗或导走，使构件温度不超过临界温度，从而起到保护的作用。由于两者的基本原理不同，必然具体的保护方法有所差异。截流法具体方法是在钢结构构件表面设置一层或多层保护材料，火灾发生时产生的高温首先传给这些保护材料，然后经由保护材料传给钢结构构件。由于保护材料的导热系数一般很小，而热容量又相对较大，因而能够有效地阻碍热量向钢构件的传递，起到保护作用。疏导法的具体实施方法是在空心密闭的钢构件（主要是柱构件）中充满水，火灾发生时构件将热量传递给水，依靠水的蒸发和循环系统将热量消耗或导走，使得钢结构构件的温度控制在100摄氏度左右，保护构件不丧失承载能力。 2.2 截流法 截流法根据保护材料、施工工艺和适用性等的不同，可以分为水喷淋法、喷涂法、包封法、屏蔽法。以下就各种方法具体说明其各自的使用特点和区别。 1.水喷淋法：水喷淋法是在钢结构顶部设置喷淋供水管网，火灾发生时 自动（或手动）喷水灭火，在构件表面形成一层致密的连续流动的水膜，从而起到保护钢结构构件的作用。 2.喷涂法：喷涂法是在钢结构构件表面用喷涂机具喷涂防火涂料，形成防火保护层。钢结构的防火涂料的种类繁多，主要可以分为两类：薄涂型防火涂料（B类）和厚涂型防火涂料（H型），分别又称为钢结构膨胀防火涂料（TN-LB型、SB-2型等）和钢结构防火隔热材料（LG型、SG-2型等）。并且，喷涂场地要求、构件表面处理、接缝填补、涂料配制、喷涂次数、质量控制及验收等应符合钢结构防火涂料应用技术规程的相关规定。 3.包封法：包封法是最常见也是最基本的钢结构的保护方法，采用耐火材料将钢构件包裹，包封材料有防火板材、陶粒混凝土、砖、钢丝网抹灰粉刷等。如果采用石膏板、蛭石板、珍珠岩板、硅酸钙板等硬质防火板材包封钢构件，应该用粘结剂或钢件将板材固定。如果采用矿棉、岩棉等软质板材包封钢构件时，应该用薄金属板或其他不燃性板材将其包裹起来。 4.屏蔽法：屏蔽法是将钢构件包在耐火材料组成的墙体或者吊顶内，主要应用于钢结构屋盖系统的保护。屏蔽法中的保护材料与钢构件之间有一定的空间，因而在吊顶的空洞和接缝处应严密，以防串火。 目前，喷涂法和包封法是最常用的防火保护方法。主要是因为：喷涂法施工简单，不需要复杂的工具就可以施工，重量轻，造价较低，同时不受构件的几何形状的限制；包封法采用导热系数小、热容量大的防火板材保护钢构件，虽然施工复杂，较喷涂法有一定的限制，但在某些方面具有独到的优势。例如将钢构件和混凝土结合，适当改变结构形式，便能形成钢混结构。而且随着国内外新型防火板材的研制，包封法的优势逐渐体现出来：耐火性能好，耐火极限高；性能稳定，持久可靠；安全性好；经济效益好等。 2.3 疏导法 疏导法虽然在我国尚未采用过，但在美国的萨斯州银行大厦和匹兹堡钢铁公司大厦得到了很好的应用。相比于截流法，疏导法的具体方法较为单一，目前在国内外仅有充水冷却一种。从理论上来讲，充水冷却是保护钢结构最有效的方法。通过充填在钢构件中的水消耗或导走火灾产生的热量，是钢结构构件的温度始终维持在合适的温度范围内，保证结构的强度、刚度、稳定性等。冷却水可以通过高位水箱或供水管网、消防车来补充维持，蒸汽则经由专门设置的排气口排出。除此，为了防止锈蚀和低温造成结冰，水中应该加入阻锈剂和防冻剂。一般而言，单根柱可以自成水的冷却系统，也可以多根柱子联通成一个系统，视具体情况而定。虽然疏导法较截流法有效，但是由于经济和技术等原因，目前还是主要采用截流法。 3 总结 通过探讨高层、超高层钢结构建筑的防火保护措施，比较各种方法的优劣和使用范围，发现目前主要采用截流法中的喷涂法和包封法。喷涂法不受钢构件形状的限制，施工方便，特别适合轻钢结构、网架结构和异性钢结构的防火，是目前应用最多的钢结构防火保护方法。但是随着经济技术的发展，包封法的优势也不断得到补充，在某些方面较喷涂法优越。因此，在高层、超高层建筑中具体采用哪种防火措施，应该综合考虑建筑物的结构、施工技术水平、成本和经济效益、火灾发生的概率、建筑的重要程度等因素，选择最适合的防火措施。 参考文献 李焕群，李驰原.钢结构防火措施的对比研究J.工业建筑，2005（12）.