钢结构建筑存在问题及防火保护措施

1、钢结构建筑存在问题及防火保护措施1、引言钢结构作为现代建筑的一种主要形式，具有强度高、自重轻、 抗震性能好、施工周期短、建筑工业化程度高、空间利用率大等优 点，为建筑的优化设计提供了相当大的空间，为企业节省了大量的 投资，赢得了更多的利益。因此，近年来，钢结构建筑在业内得到 了广泛的应用。然而，钢结构建筑耐火性能差的特点也非常明显， 笔者根据当前钢结构使用广泛的实际，分析了钢结构建筑在火灾防 范中存在的缺陷，提出了钢结构建筑中一些防火措施，作为钢结构 建筑防火设计和重大火灾隐患整改参考。2、钢结构的运用现状近年来，随着经济的快速发展带来了建筑业的空前繁荣，一些 大跨度、超高层建筑应运而生。建筑

2、物中运用钢结构种类越来越多， 厂房、桥梁、住宅、工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也 越来越广泛运用轻钢结构。人类文化生活的不断提高，对高层、大 跨度建筑的要求也就越来越高，钢结构本身具备自重轻，强度高， 施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨 度，采用钢结构是非常理想的的选择。目前世界上最高、最大的建 筑一般都是采用钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构，如： 世界第三高度 420 米的上海金茂大厦，具有国际领先水平的深圳赛 格大厦 72 层、高度 291米全部采用钢管混凝土柱，采用国产钢材、 国内设计、施工的大连世贸中心，跨度 216 米的公路铁路两用低塔 斜拉桥

3、芜湖长江大桥，上海宝钢大型轧钢厂房等。随着钢结构 的发展，我国低层、多层及轻钢结构运用越来越广泛，高层及超高 层和大跨度钢结构也有了较大发展。3、钢结构建筑存在的消防安全问题钢结构建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接关 系到整幢建筑的安全，它们大都采用钢材。与其存在的优点相比较， 钢结构也存在其自身缺点，钢结构建筑耐火极限低，保温隔热性能 差，容易腐蚀等。国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明，发生火 灾后 20 分钟以内钢结构建筑物就会被烧垮，变成一片废墟。 1973年 5 月天津市体育馆火灾， 1969 年 12 月上海文化广场火灾， 1972 年 8 月北京二七机车车辆厂纤维板车间

4、火灾，都曝露了钢结构耐火性能 差的致命弱点。特别是美国“ 9.11 ”事件后，钢结构的一大致命缺 陷即抗高温软化能力差的问题引起人们的普遍关注。3.1 钢结构的耐火等级较差钢的内部晶体组织对温度非常敏感，温度的升高或者降低都会使钢材性能发生变化。总的趋势是随着温度的升高，钢材强度降低， 变形增大。根据钢构件耐火实验得到钢构件的耐火极限为：t=0.54(Ts-50)(F/V)-0.6式中：t 耐火极限， min (分钟)；Ts钢构件温度，C(摄氏度)；F/V构件的截面系数，等于单位长度构件的受火面积与其体积的比值， m-1耐火极限是指对任一建筑构件按时间 - 温度标准曲线进行耐火实验，从受到火的

5、作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间。因此，常用钢结构构件的耐火极限只有15min 30min。我国20世纪90年代初对裸露钢梁的耐火极限进行了验证，确认 I36b、I40b 标准工字钢梁的耐火极限分别为 15min、16min。建筑设计防火规范GB50016-2006中，将建筑物的耐火等级划分为四级，划分的依据是组成建筑物的构件的燃烧性能和构件最低的耐火极限。未经防火保护的钢结构建筑物的耐火等级仅为四级，不能满足火灾情况下对建筑防火的要求。钢结构适用的体育馆、剧 院等重要公共建筑，规范要求应达到一、二级耐火等级；高层建筑， 规范要求应为一、二级耐火等级；而丙类的

6、工业厂房，规范要求最 低的耐火等级为三级。所以，钢结构建筑物必须对钢结构进行必要 的防火保护，克服其材料实际应用中耐火性能的不足，达到规范对 相应使用性质和建筑规模建筑物的耐火等级要求。3.2 钢结构遇高温易变形，造成建筑物倒塌钢是含碳量小于 2%的铁碳合金，碳大于 2%时则为铸铁，制造钢结构所用的材料由碳素结构钢中的低碳钢及低合金钢，碳素结构钢 由纯铁、碳及杂质元素组成，低合金结构钢中，除上述元素外还加 入合金元素，后者总量通常不超过 3%。碳是形成钢材强度的主要成 分，碳含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷 弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。含碳量小于 0.25%的为低碳钢， 钢结构用钢的碳含量一般不大于 0.22%，钢材虽然是不燃烧体，但就 其自身耐火性能来讲，远低于砖石和钢筋混凝土，钢结构建筑具有 耐火性能差这个致命弱点，在未进行防火保护的情况下，火灾时， 其强度会迅速下降，约在150 C以内钢材性能没有很大的变化，在 430C 540C之间则强度急剧下降，600C时强度很低不能承担荷载。 另外，250C附近出现兰脆现象，约260C 320C时有徐变现象。在 自身温度达到540C左右时，钢材的屈服应力仅有常温屈服应力值的 40%，