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鋼結(jié)構(gòu)廠房火災時防火措施

　　隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的迅猛發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)倉儲用房日趨大型化，而鋼結(jié)構(gòu)骨架建造的廠房，因具有質(zhì)量輕、強度高，抗震性能好，施工周期短，建筑工業(yè)化程度高，空間利用率大，節(jié)省投資等優(yōu)點，而被投資者大量應用。鋼材雖是一種不燃燒的材料，卻是熱的良導體，極易傳導熱量，在未進行防火處理的情況下，火災時強度會迅速下降，出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部損壞，造成鋼結(jié)構(gòu)整體倒塌失效。此類鋼結(jié)構(gòu)建筑還存在空間大，火勢蔓延快，設(shè)備、人員密集，疏散困難等特點，一旦發(fā)生火災，常用的自動消防設(shè)施很難發(fā)揮預期作用，人員疏散和滅火救援難度較大，有造成群死群傷的潛在危險。從建筑設(shè)計施工的初期階段采用合理的預防措施，以避免和減少鋼結(jié)構(gòu)在火災中整體跨塌，就顯得尤為重要。

　　一、鋼結(jié)構(gòu)火災時的理化性能

　　建筑用鋼（Q235、Q345鋼等）在全負荷的情況下失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為540℃左右。鋼材的機械性能隨溫度的不同而有變化，當溫度升高時，鋼材的屈服強度，抗拉強度和彈性模量的總趨勢是降低的，但在150℃以下時變化不大。當溫度在250℃左右時，鋼材的抗拉強度反而有較大提高，但這時的相應伸長率較低、沖擊韌性變差，鋼材在此溫度范圍內(nèi)破壞時常呈脆性破壞特征，稱為“藍脆”。如在“藍脆”溫度范圍內(nèi)進行鋼材的機械加工，則易產(chǎn)生裂紋，故應力求避免。當溫度超過300℃時，鋼材的抗拉強度、屈服強度和彈性模量開始顯著下降，而伸長率開始顯著增大，鋼材產(chǎn)生徐變；當溫度超過400℃時，強度和彈性模量都急劇降低；到500℃左右，其強度下降到40％～50％，鋼材的力學性能，諸如屈服點、抗壓強度、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降，低于建筑結(jié)構(gòu)所要求的屈服強度。我國20世紀90年代初對裸露鋼梁的耐火極限進行了驗證，確認了I36b、I40b標準工字鋼梁的耐火極限分別為15min、16min（鋼梁內(nèi)部達到臨界溫度：平均溫度538℃，最高溫度649℃）。因此，若用沒有防火保護的普通建筑用鋼作為建筑物承載的主體，一旦發(fā)生火災，則建筑物會迅速坍塌，對人民的生命和財產(chǎn)安全造成嚴重的損失。

　　二、鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火措施

　　通過對鋼結(jié)構(gòu)火災時的理化性質(zhì)數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計，解決好鋼結(jié)構(gòu)抗高溫能力是預防和減少火災時大跨度建筑跨塌危險的有效途徑。解決好鋼結(jié)構(gòu)的抗高溫能力，可以運用“此消彼長”的原理，從提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限以和迅速降低火場溫度兩方面考慮。

　　1、阻隔溫度，提高鋼結(jié)構(gòu)耐火極限

　　我國的鋼結(jié)構(gòu)防火主要采用防火涂料、發(fā)泡防火漆和外包防火層等方法。

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　　防火涂料法就是在鋼結(jié)構(gòu)上噴涂防火涂料以提高其耐火極限。目前，我國鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要分為薄涂型和厚涂型兩類，即薄型（B類，包括超薄型）和厚型（H類）。薄型涂層厚度在7mm以下，在火災時能吸熱膨脹發(fā)泡，形成泡沫狀炭化隔熱層，從而阻止熱量向鋼結(jié)構(gòu)傳遞，延緩鋼結(jié)構(gòu)溫升，起到防火保護作用；厚型涂層厚度為8-50mm，涂層受熱不發(fā)泡，依靠其較低的導熱率來延緩鋼結(jié)構(gòu)溫升，起到防火保護作用。兩者具有不同的性能特點，分別適用于不同場合：①室內(nèi)裸露鋼結(jié)構(gòu)、輕型屋蓋鋼結(jié)構(gòu)及有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)，當規(guī)定耐火極限在1.5h及以下時，宜選用薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

　?、谑覂?nèi)隱蔽鋼結(jié)構(gòu)、高層全鋼結(jié)構(gòu)及多層廠房鋼結(jié)構(gòu)，當規(guī)定其耐火極限在1.5h以上時，應選用厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

　?、瓢l(fā)泡防火漆法

　　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。防火漆與一般油漆相比，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，能推遲火焰延燒到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。據(jù)試驗：將一般油漆與防火漆分別涂在木板上，干燥后，用同樣的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到2分鐘就和油漆一道焦灼；而涂非膨脹惰氣型防火漆的木板，2分鐘后僅出現(xiàn)陰燃現(xiàn)象，靜置30秒后立即熄滅；涂膨脹惰氣型防火漆的木板，即使烘烤15分鐘，連陰燃現(xiàn)象也未出現(xiàn)。由此可見，用防火漆涂于物體表面，一旦發(fā)生火災，的確能在定時間里阻止火勢蔓延，保護物體表面，從而為滅火戰(zhàn)爭取寶貴的時間。

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　　外包防火層法就是在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，也可以采用噴涂法。現(xiàn)澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結(jié)構(gòu)上。外包防火層法通常應用于鋼柱。

　　隨著技術(shù)發(fā)展，用防火板作保護層技術(shù)越來越完善，應用越來越廣。防火板鋼結(jié)構(gòu)防火保護主要用于耐火等級為一、二級的建筑物的鋼柱、梁、樓板和屋頂承重構(gòu)件，設(shè)備的承重鋼框架、支架、裙座等鋼構(gòu)件進行包覆和屏蔽，以阻隔火焰和熱量，降低鋼結(jié)構(gòu)的升溫速率，將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限由0.25h提升到設(shè)計規(guī)范規(guī)定的耐火極限。

　　2、迅速排煙，降低火場溫度

　　一般室內(nèi)火災的自然發(fā)展過程大體分成三個主要階段，即：初期增長階段、充分發(fā)展階段及衰減階段。

　　災發(fā)展的初期增長階段，隨著放出熱量迅速增多，在可燃物上方形成溫度較高、不斷上升的火羽流。當羽流受到房間頂棚的阻擋后，便在頂棚下方向四面擴散開來，形成了沿頂棚表面平行流動的較薄的熱煙氣層，達到了一定厚度時又會慢慢向室內(nèi)中部擴展，不久就會在頂棚下方形成逐漸增厚的熱煙氣層。當火災達到充分發(fā)展階段，熱煙氣層的溫度與中心溫度相差無幾。

　　如果室內(nèi)有通向外部的開口（如門和窗），則當煙氣層的厚度低于開口的上沿高度時，煙氣便可由此流到室外。開口便起著向外排煙的作用。在建筑火災的發(fā)展過程中，煙氣的排放相當重要，煙氣排放速率的大小決定著煙氣層高度的變化情況。當排放速率大于煙氣的產(chǎn)生速率時，煙氣層的高度會逐漸升高，最終保持在對人沒有威脅的高度。

　　在建筑防排煙工程中，常用的三種方式是：自然排煙、機械加壓送風防煙和機械排煙。自然排煙和機械排煙是控制煙氣下降的常用方法，在實際應用中多采用前者，與機械排煙相比自然排煙有其自身的優(yōu)點。一是無大的動力設(shè)備，運行維修費用也少，且平時可兼作換氣用；二是在頂棚開設(shè)排煙口，自然排煙效果好。

　　三、結(jié)論

　　設(shè)計施工中對大跨度建筑鋼結(jié)構(gòu)進行防火處理和在頂部結(jié)合采光、通風設(shè)置有效排出建筑內(nèi)的高溫煙氣自然排煙窗可以有效的增強鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限，防止火災中鋼結(jié)構(gòu)屋頂整體跨塌，有利于滅火救援、人員疏散、疏散物資財產(chǎn)和建筑結(jié)構(gòu)安全。