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1、 摘要简述钢结构住宅的建筑特点，火灾是钢结构建筑主要的安全隐患，提出包敷法和喷涂法是钢结构防火最普遍的解决措施，以及如何确定钢结构的耐火等级，并以工程实例说明 GF 防火板对钢结构防火的重要作用及施工工艺。钢结构防火 耐火极限 包敷法 GF 防火板In this paper, the author introduces the characters of the steel structure housesduring the building and the biggest hidden trouble of these building fire, the methodsof wrap a
2、nd spread which is the most popular measure to defend the fire is also refered.Through the projec example, the paper expounds how to differentiate the grad offire-resistant, the construction technology of the GFfireproofing board. Steel sturcture fireproofingthe wrap method GF fireproofing boardfire
3、-resistant limit1. 前言1.1 建筑自人类产生以来都是人们生活的重要组成部分，但在很长时间里运用的都是石材，木材等。随着科技的发展新型材料的运用越来越广泛，其中钢材是其中普遍采用的一种。而以钢结构为主体的建筑是现代空间结构发展的主流，钢结构建筑与钢筋混凝土，砌体，木结构建筑相比有一定的差别，钢结构建筑通常由型钢、钢管、钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成，探讨现代钢结构建筑设计与表现具有重要的意义和价值。1.2 我国自 1949 年全国解放后，钢结构就在大跨重型工业厂房、大型公共建筑和高耸结构中得到了应用。尤其是近 20 年来，钢结构更加广泛应用于土木工程的公共建筑中，比
4、如北京的奥运场馆、滨洲的国际会展中心等，我国目前不仅能生产各种类型的建筑钢材，同时钢材生产的新技术、新工艺、新产品日益也增多， 如 H 型钢梁、钢柱、钢桁架的生产，使建筑结构充满现代化时代气息，实际证明钢结构建筑在我国更具有广阔的发展前景。为此，建设部和国家科委“十五”课题是住宅产业现代化，也即：住宅建筑作为一个整体产品，实现以标准化、规模化和个性化设计，工厂化、集约化、装配化和工业化施工，市场化销售和社会化服务为宗旨的住宅产业现代化，简而言之，住宅产业化就意味着工厂化、标准化、配套化。莱钢集团作为一家国有大中型钢铁企业，已率先在国内推出钢结构住宅产业化。2. 钢结构住宅的建筑特点2.1 预工
5、程化程度高，建设成本降低，工期缩短钢结构建筑模数协调统一标准实现了建筑工业化大规模生产，提高了建筑预工程化，使不同材料、不同形状和不同制造方法的建筑构配件具有一定的通用性和互换性。同时钢结构建筑的预工程化使材料加工和安装一体化，大大降低了建设成本；并且加快了施工速度，使工期能够缩短 40以上，从而加快了房地产开发商的资金周转速度，使建筑能更早投入使用。2.2 钢结构建筑能够满足高度和跨度的要求钢材组织均匀，接近于各向同性匀质体，强度高，弹性模量亦高。其密度与强度的比值远小于砖石，混凝土，木材，在同样受力情况下钢结构自重小，从而可以做成跨度较大和高度较高的结构以及灵活的结构形体。2.3 原材料可
6、以循环使用，有助于节能环保和可持续发展发展钢结构对于资源，能源都非常短缺的我国意义尤为重大，钢材是一种高强度高效能的材料，具有很高的再循环价值，边角料也有价值，不需要制模施工。目前，国内引人注目的新型住宅产品是莱钢建设有限公司推出的绿色节能钢结构住宅，该类型住宅采用工厂预制现场拼装保温隔热外墙板，室内温度变化小，热损失低。不论冬夏，都具有舒适当居住环境。 与砖混结构住宅相比，可节能65 以上，冬夏季空调设备可节约耗电 30以上。3. 钢结构中建筑设计的防火问题火灾是对钢结构建筑的最大危害，首先我们来分析一下钢结构建筑的火灾特点。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
7、的安全，它们大都采用钢材，钢材虽然是不燃材料，但其耐火性能很差，随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变，承载力和平衡稳定性会随温度升高而大幅度下降。钢结构在温度达到 350、500、600时，其强度分别下降 13、12、23，在高温条件下其内部应力也会发生改变，使钢结构承重体系出现问题，按理论计算，在全负荷下，钢结构失去平衡稳定性的临界温度为500，一般火场温度都在 8001000左右，在这样的高温条件下，无任何保护的钢结构很快就会出现塑性变形，大约 15 分钟内就会倒塌。比如美国世贸中心大楼外墙是排列很密的钢柱，外面包以银色铝板，在美国 911 事件中飞机满载燃油撞击大楼后，造成大楼承重
8、的钢结构筒体的保护层被破坏，在强烈的高温作用下，钢结构筒体承载强度迅速下降，短短 20 分钟后这个世界上最著名建筑就消失在我们面前。3.1 钢结构防火问题受到各界的广泛关注，如何才能做好钢结构建筑的防火设计呢？首先根据建筑物的火灾危险性和重要性，合理确定建筑的耐火等级。各种建筑由于其使用功能和重要性的不同，火灾危险性存在差异，我们设计时要根据业主提供的建筑要求，根据建筑设计防火规范和高层民用建筑设计防火规范，确定建筑物的火灾危险性，再根据火灾危险性，确定建筑的耐火等级，目前，国内的钢结构防火保护时间是按照建筑设计防火规范、高层民用建筑设计防火规范所规定的建筑结构构件耐火极限来确定的。 3.2
9、钢结构的耐火极限的确定钢结构整体的耐火极限可按该建筑中所有构件的耐火极限的最大值确定。当确定钢结构构件的耐火极限时，应着重考虑以下因素：建筑的耐火等级，构件的重要性，构件在建筑物中的部位。目前我国结构构件的耐火极限的确定仅考虑前两个因素。见表 3.2-1二级火极限（h），构件名称非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体4.00 4.00 4.00 4.00承重墙、楼梯间、 非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体防火墙墙电梯井墙3.00非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体3.00 2.50 2.50 0.50非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体2.50 2.00 2.00 1.00非燃烧体 非
10、燃烧体 非燃烧体 非燃烧体2.00 1.50 1.00 0.50非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体2.502.500.50柱1.50非燃烧体 非燃烧体1.50 0.50非燃烧体 非燃烧体 非燃烧体1.000.500.25屋顶承重构件疏散楼梯燃烧体燃烧体燃烧体 1.501.001.00表 3.2-14. 钢结构建筑防火措施及施工方法从发生的钢结构建筑火灾案例可以发现两类现象，一类为防火保护的钢结构在火灾中没有达到规定的耐火时间而破坏，另一类防火保护的钢结构在火灾中超过了预期的耐火时间而并没有破坏。建筑的构造防火问题一般在钢筋混凝土结构上较易解决，而在钢结构建筑上则需考虑更多的因素，以下为两种
11、常用防火措施：.一是采用包敷法，包敷法是采用砖、混凝土、硅钙板等材料将钢结构包裹，从而形成保护层，提高构件耐火极限；二是采用喷涂法，根据钢结构的部位不同分别采用厚型或薄型的防火涂料，并在露明部位加涂装饰漆。就是在钢结构表面涂上一层防火涂料，形成一个保护膜，从而提高建筑构件的耐火极限，它有厚型和薄型之分，不同厚度的涂层其耐火极限不同，喷涂法已在国内得到广泛的应用，在这里我就不细致介绍了。4.1 在这里我介绍新型防火板 GF-1100 超级硅酸钙防火板（后文简称 GF 防火板）在钢结构建筑防火技术的施工与应用。此种防火技术是由莱钢建设有限公司与莱州明发隔热材料有限公司合作开发的新型钢结构建筑防火技
12、术。4.1.1 GF 防火板主要成分GF 防火板以 Ca0 和 Si02 为主要原料，经高温高压化学反应，配以增强纤维和无机辅料。4.1.2 防火板-GF 板制法及装置GF 防火板的制法及装置，其要点是按要求制备料桨在胶化罐中于 80140保持330h，进行胶化反映，将反映所得料浆输入制板机，制成板材。再将板材进行蒸 养、干燥、切磨加工为成品。压制成型。GF 板为无机不燃A 级板材，4.1.3 GF防火板的性能：GF防火板为无机不燃板材，理化性能稳定，属于半永久性材料，它具有耐热温度高、绝热性能强、容重低、比强度高、耐久性好、施工方便等优良特性。常温及潮湿环境下长期使用不变形，耐火性能基本不变
13、。最高使用温度可达1100，GF板100%不含石棉，在高温及火灾条件下不产生有毒气体，是绿色环保建材。表4.1.3-1MPa燃烧性能导热系数W/m.k0.075(70)表4.1.3-14.2 钢结构住宅防火施工工艺在这里以莱钢建设有限公司开发的即墨德馨园小高层工程为实例介绍GF板在实际生产过程中的应用，即墨德馨园小高层工程为建设部科技示范工程， 由八栋单体住宅楼组成，总建筑面积为61809m2，用钢量2456吨。本工程是以住宅为主，其它服务功能为辅的中高档住宅小区。其中：A1-A4#楼主体结构高度40.67米，均为地上十一层加两层跃层，地下一层；A5#楼主体结构高度46.02米，地上十二层 加
14、两层跃层，地下一层加裙房； A6、A7、A8#三栋楼主体结构高度52.39米地上十五层加两层跃层，地下一层。本工程主体采用钢结构设计，基础采用混凝土筏板基础。主体为钢框架-剪力墙结构体系，梁为热轧H型钢梁，支撑柱采用焊接螺旋钢管，混凝土剪力墙内部用 H型钢柱；现浇混凝土楼板，围护墙和隔墙采用轻质保温墙板。根据设计要求，即墨德馨园A1A8楼设计耐火等级为二级，即梁耐火极限 1.5h；柱耐火极限2h。我工程采用GF防火板20mm厚（耐火极限2h）和25mm厚（耐火极限3h），完全可以满足防火设计要求。4.2.1 GF防火板运用在钢梁的安装方法l 钢梁采用20mm厚GF防火板l 将需要进行防火保护的
15、钢梁表面清扫干净l 确定好龙骨的安装位置及下料尺寸，并按尺寸将龙骨裁好l 将高温粘接粉与胶配置成高温粘接剂，将龙骨与钢梁的接触面均匀的涂上高温粘接剂，然后将其粘接于钢梁上，粘接龙骨时应控制同一钢梁中龙骨与GF防火板的接触面应在同一平面上，可以保证 GF防火板安装的平整度（见图4.2.1-1）l 待高温粘接剂凝固后，可以根据钢梁的尺寸裁好GF防火板，用气排钉（T50）将裁好的GF防火板固定在龙骨上，钉头应沉入 GF防火板板面（防止锈蚀），安 装时，GF防火板与龙骨要靠实，不能强压就位，同时应注意用GF防火板包覆的钢梁表面的平整度、垂直度、阳角的方正等4.2.2 GF防火板运用在钢柱的安装方法l
16、钢柱采用25mm厚GF防火板l 确定竖龙骨的位置（龙骨用C75轻钢龙骨），并做好标记。靠墙的竖龙骨用钢钉直接固定于墙面上，不靠墙龙骨用钢钉固定于上下楼板之间l 依据固定好的竖龙骨确定横龙骨（C50轻钢龙骨）的尺寸，横龙骨间距不大于500mm，横龙骨与竖龙骨之间的连接用铆钉连接l 横竖龙骨固定好后为保证其稳定性，宜在相临两边横龙骨加以支撑（C50轻钢龙骨），支撑与横龙骨之间采用铆钉连接，支撑与柱子一定要靠实（见图4.2.2-1）l 依据固定好的龙骨尺寸确定GF防火板尺寸并下料，用气排钉（T50）将裁好的GF防火板固定于龙骨上l 为保证装饰美观性，同一轴线的独立柱应放一通线，然后再确定竖龙骨的位置
17、，安装龙骨和GF防火板时，应保证平整度与垂直度，以及阴阳角的方正（见图4.2.2-2）l GF防火板之间的接缝应严密，以不大于3mm为宜，同时接缝应互相错开。固 定GF防火板时长边钉距不大于150mm，短边钉距不大于100mm4.2.3 GF防火板表面的装饰方法4.2.3.1 GF防火板表面刮腻子做法l 接缝处理l 清洁板缝表面，然后用挂刀将板缝及钉眼均匀而饱满嵌入石膏腻子l 待石膏腻子凝固干燥后用砂纸打磨其表面，使其保证平整l 将白乳胶均匀的涂在嵌缝带上，而后沿着接缝的方向粘贴上嵌缝带，并用刮刀沿着接缝的方向压实，保证整个嵌缝带粘帖均匀牢固，表面平整、无气泡l 在GF防火板面上进行刮腻子、刷
18、涂料等其他外装饰4.2.3.2 GF防火板表面贴瓷砖的做法l 在钢梁、钢柱需贴瓷砖的位置挂上钢丝网（钢丝网的固定：先将钉子钉在防火板与龙骨上，然后用扎丝将钢丝网固定在钉子上）l 在钢梁、钢柱表面抹水泥砂浆l 在水泥砂浆凝固后即可进行贴瓷砖作业5 结论5.1 采用GF防火板对钢结构进行保护以提高其耐火等级是一种简便易行的理想措施5.2 GF防火板既是优良的防火材料，同时又是一种装饰材料，可弥补钢梁、柱安装的位移偏差，保证包覆后的钢梁、柱安装的表面平整、立面垂直、阴阳角方正，提高了室内装饰的美观性5.3 GF防火板表面可直接进行喷涂、粘贴等内装饰，而且表面可以贴瓷砖，满足了不同部位的装饰要求5.4 GF防火板可在施工现场任意锯、刨、钉，现场拼装，施工不受季节影响，施 工快捷