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1、建筑中钢构件的防火要求 2001年9月11日，位于美国纽约市中心的世贸大厦遭到恐怖分子的袭击，在先后遭受两架民航客机的撞击后，仅过了20多分钟，这幢摩天大楼便轰然倒塌，造成了数千人的重大伤亡。世贸大厦是美国经济繁荣的象征，如此庞大的建筑为何这般不堪一击，建筑专家们众说纷纭，但有一条是肯定的，那就是和这幢建筑的全钢结构构造有很大的关系。首先是钢构件遭到剧烈撞击，造成防火保护层松脱，紧接着大量泄漏的航空燃料在建筑内部猛烈燃烧造成楼内温度急剧上升，在高温作用下，无保护层的钢构件很快失去强度和承载能力，最终上演世贸大厦在瞬间化为乌有的人间惨剧。 近年来，随着经济发展速度不断加快，为缩短建筑的建设周期及
2、降低建筑的成本，钢结构被广泛应用到民用及工业建筑中，各地在经济开发区建设和老城区改造过程中，以钢结构作为建筑主要构件的建筑比例呈不断上升趋势，建筑设计防火规范（以下简称建规）、高层民用建筑设计防火规范（以下简称高规）在规定各类建筑耐火等级和各主要构件耐火极限的同时，也对火灾危险性较小的钢结构建筑作出了不同程度的放宽。 一、温度对钢材性质的影响 钢材是常用的建筑材料，在常温下钢结构具有质量轻、强度高，特别是抗拉、抗剪能力强等优良特性，因此钢结构成为主要的建筑结构之一。钢材虽是一种不燃烧的材料，但是热的良导体，极易传导热量。钢材在温度超过300以后，屈服点和极限强度显著下降，达到600时强度几乎等
3、于零。科学试验和实例都表明，未加保护的钢结构在火灾情况下，只需0.25小时，自身温度就会上升到540以上，致使构件本身扭曲变形，导致建筑物坍塌毁坏，变形后的钢结构也无法修复使用。 因此建筑中采用的钢结构如未作防火保护，在发生火灾时将直接影响整个建筑的耐火时间，从而给内部人员疏散和消防队员扑救带来危险。 二、钢结构的防火保护方式 钢结构的防火保护通常有以下几种方式： 1.钢结构防火涂料 钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面，能形成耐火隔热保护层，以提高钢结构耐火极限的涂料，分为厚型、薄型、超薄型等几种。厚型涂料呈颗粒状，涂层厚度通常在8毫米以上，施工方法为喷涂，高温时依靠涂料本身的厚
4、度及较低的导热率起到对钢构件的隔热作用。薄型和超薄型涂料涂层较薄，有一定装饰效果，施工方法可喷可刷，高温时涂层膨胀增厚保护钢构件。 2.外包层 用现浇混凝土作外包层时，可以在钢结构上现浇成型，也可采用喷涂法（喷射工艺）。现浇的实体混凝土外包层通常可用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝并保证外壳的强度。也可以在施工现场将钢结构表面涂沫砂浆以形成保护层。砂浆可以是石灰、水泥或石膏砂浆，也可掺入珍珠岩或石棉。 外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥和轻混凝土做成的预制板，采用胶粘剂和钉子或螺栓固定在钢结构上。 3.充水（水套） 在空心钢构件内充水是抵御火灾最有效的方法，能使钢结构在火灾时保持较低
5、的温度。水在结构构件内循环，受热的水可经冷却再循环，或由水管引入凉水来取代加热过的水。这种方法在国外被广泛地使用在钢柱的防护中。 4.屏蔽 将钢结构包围在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将钢构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料甚至不增加即达到防火的目的，所以这是最经济的防火方法。 三、建筑各构件的防火保护 1.非承重外墙 非承重外墙为建筑的围护构件，主要作用是防止风、雨、雪、热、噪声等的侵袭，以达到隔热、保温、隔音及防火的效果。工业建筑及简易民用建筑多采用夹心彩钢板等轻质材料作此构件。因为不承重且不受剪、拉等外力，所受力主要为本身重力，相对受力的柱、梁等在高温状态下能较长时间保持其
6、完整性，防止火势的直接蔓延。甲乙类及高层库房因内部可燃物较多，火灾危险性较大，具有爆炸危险，因此其非承重外墙要有较强的防火能力，不应采用夹心彩钢板，其他工业建筑及简易民用建筑可采用无保护层的夹心彩钢板。应当注意的是，夹心彩钢板的内填充材料应为非燃烧材料，否则火灾情况下，会造成内填材料的流淌燃烧，产生大量有毒烟气。另外有些集市贸易，采用简易大棚结构，无围护构件，一旦发生火灾极易相互影响，火烧连营。笔者建议在消防整改和自身改造过程中，增加夹心彩钢板等围护构件，否则，对各幢大棚的防火间距应当以厂、库房间距为标准严加控制。 2.承重的柱、梁、楼板 承重的柱、梁及楼板承受着建筑的竖向荷载和水平荷载，是建
7、筑的主要受力构件，单、多层工业建筑及超高层民用建筑为降低成本缩短工期或降低建筑自身重量多采用此形式。而钢构件受到高温后会出现屈服点和强度下降的情况，造成建筑物在短时间内倒塌，从而严重威胁建筑内部人员和前来扑救的消防队员的生命安全，出现像世贸大厦那样瞬间倒塌的悲惨一幕，因而此类钢构件应为防火保护的重点。三级以上耐火等级建筑的此类构件特别是钢构件的连接点均应严格进行防火保护。二级耐火等级的丁戊类厂库房因内部可燃物较少，火灾危险较小，柱和梁可采用无保护层的金属构件，但使用甲、乙、丙类液体或气体的部位，受到高温的影响较大，仍应采取防火保护措施。对于集贸市场、展览馆等大型建筑，建议对钢柱采取混凝土或粘土
8、砖包裹的方法进行保护。目前城市内出现了较多的商品门市房，业主因室内空间较大，在装饰过程中往往采用加接阁楼的方式增加营业面积，有些阁楼面积大，人员多，且阁楼的顶棚内有较多的电气线路，如采用木构件，极易造成火灾，造成人员伤亡及财物损失，建议采用经过防火处理的钢构件，耐火极限按照相应建筑楼板及支承单层的柱的标准。 3.屋顶承重构件 屋顶位于房屋的最上部，起阻挡风雨和抵御酷热严寒的维护作用，主要由屋面（保温层）和屋顶承重构件组成，承重构件主要承受屋面上的所有荷载，自重及其他加于屋顶的荷载，并将它们传给支承它的墙或柱，总体上所受荷载较小，位置较高。对于层高较大的建筑不易因高温而致倒塌。建规虽对屋顶承重构
9、件给出了相应的耐火极限，但也作出了最大程度的放宽，二级耐火等级建筑的屋顶承重构件除甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰能烧到的部位外，可不采取防火保护。笔者认为，建规的本条规定放得过宽，因消防人员在进入室内救人过程中被屋面坠落物伤害的情况时有发生，建议对室内可燃物较多的建筑的屋面承重构件进行防火处理。高规对高层建筑主体要求相对较高，只要是钢屋顶都应作防火保护，甚至连其他的吊顶、塑板、保温材料都提出了采用不燃烧材料的要求，只是对不上人的屋顶将1小时的耐火极限放宽到了0.5小时，但仍需作防火保护。对于高层建筑裙房的类似构件，高规未有明确说法，依据裙房防火分区等相关规定的要求，笔者觉得可参照建规的相关规定
10、执行。这里不得不提一下防火墙，当普通建筑物的屋盖为耐火极限不低于0.5小时的非燃烧体时，高层工业建筑屋盖为耐火极限不低于1小时的非燃烧体时，防火墙可砌至屋面基层的底部，不高出屋面，但如果屋顶是未经防火保护的钢屋架时，防火墙应高出其屋面不低于40厘米。 4.疏散楼梯 楼梯是建筑内上下层之间的疏散设施，多为钢筋混凝土结构。2001年建规、高规对歌舞娱乐游艺放映场所的相关条文进行调整以后，导致许多场所需增设室内外疏散楼梯，由于系改造工程，多以简易的钢结构楼梯为主要形式。室外钢结构疏散楼梯因其地处室外，不易受到火灾时的高温作用，所以不需要进行保护，但对其每层出口处的平台，因与建筑相连，受到火灾时的高温影响较大，必须具备一定的耐火极限（1小时），应进行防火处理（如为钢结构），保证楼梯平台有足够的时间让内部人员由此疏散或消防人员由此进入火灾现场进行扑救。至于室内钢结构楼梯，因其较易受到火灾高温的侵袭，应以楼梯耐火极限的要求进行防火处理，对于支撑楼梯的钢柱宜采用粘土砖或混凝土包裹的方式进行保护。