钢结构厂房中的建筑防火设计浅析

【摘要】建筑防火设计是工业厂房设计中的重点内容之一，也是建筑师和项目审核人员从方案到施工图设计整个工程中都必须严格控制的内容。经过这几年的工作本人发现了一些设计人员在设计中容易忽视的方面。本文针对工业厂房防火设计的重点问题及设计中易忽略的问题作几点总结。文章指出钢结构耐火性能差，钢结构厂房建筑应该注意防火设计。

【关键词】钢结构厂房；建筑；防火设计；防火分区；耐火等级；

首先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1／3、1／2、2／3，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800-1000℃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l5分钟内就会倒塌。

钢结构体系厂房是指由维护、墙体及隔断结构与钢管架支承结构共同组成的厂房体系。这种结构体系与传统结构体系相比具有较大优势：

1、 由于采用了轻型屋顶及墙体结构，而且其支撑钢结构的材料强度高，用料省，体型小，所以自重较轻。结构重量轻减少了运输和吊装费用，基础负载也相应减少,减低了基础造价。

2、 由于钢材强度高，房屋自重轻，故以钢骨架作支承结构时,可建造开间、进深较大的房屋，而且所需构件的截面小，在相同建筑面积下的建筑空间利用率增加5％-7％。

3、钢结构具有良好的延性,抗震性能好且受损轻，而且由于钢材便于加工,灾后容易修复。

4、钢结构除基础外,构件全部由专业工厂标准化生产，建筑质量容易保证；工业化程度高，施工速度快，施工周期比传统建筑可缩短一半；各部件运抵现场组装，施工现场文明,现场湿作业少，噪声粉尘和建筑垃圾也少；施工作业受天气及季节影响较少，并且可以工厂制作与现场安装平行进行，甚至一些标准化的厂房体系，可以随订货，随建造，大大缩短建造周期和资金占用时间。

5、环境破坏及污染少，改建和拆迁容易，材料的回收和再生利用率高。

钢结构建筑做工业厂房具有较多的优点，跨度、柱距大，平面布局灵活，利用率高；施工周期短，对业主可以缩短投资周期，尽早取得经济效益；可以拆装，构件可以重新利用，有利于节约资源和环保等，因此在现代工厂设计中得到越来越多的采用。但是，钢材的耐火性能低，在没有进行防火处理的情况下，本身虽然不能燃烧，但随着温度的变化，其力学指标会发生很大的改变。这就给我们广大建筑设计人员提出了一个新的课题，怎样才能做好钢结构建筑的防火设计，使钢结构建筑更好地服务于我们的经济建设，可以从以下几个点来控制住防火设计的重点问题：

(一)、正确定义建筑物生产的火灾危险性类别，合理确定建筑的耐火等级《建筑设计防火规范》（GB50016- 2006）第3.1.1 条对厂房生产火灾危险性分为甲、乙、丙、丁、戊五类，对前三类好区分，但对丁、戊类厂房在设计中存在一些问题。对于二级耐火等级的丁、戊类单层厂房，《建筑设计防火规范》第3.2.1 条规定梁、柱的耐火极限分别为1.5h 和2.5h。同时《建筑防火规范》第3.2.3 条规定：“一二级耐火等级的单层厂房（仓库）的柱，其耐火极限可以降低0.5h”。第3.2.4 条规定：“下列二级耐火等级建筑的梁、柱可采用无防火保护的金属结构，其中能受到甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰影响的部位，应采取外包敷不燃材料或其他防火隔热保护措施：a、设置自动灭火系统的单层丙类厂房；b、 丁、戊类厂房（仓库）”。

二级耐火等级按《建筑设计防火规范》3.2.1 条规定柱耐火极限为2.5h，梁为1.5h，而3.2.3 和3.2.4 条又有些放松。所以对于确定为丁、戊类生产类别的厂房一定要明确梁、柱可以不刷防火涂料，只有在甲、乙、丙类液体或可燃气体火焰影响的部位刷防火涂料或用不燃材料包封。

但是，从丁、戊类厂（库）房实际情况来看，发生火灾的危险性还是存在的，一旦发生火灾，无保护的钢结构会在短时间内破坏，造成人民生命财产损失。实际工程用于防火保护的资金占整个工程投资的比例是非常小的，所以既然定工程为二级耐火等级，就应该严格按照二级耐火等级加涂防火涂料进行防护，使钢构件达到二级防火等级的耐火极限要求。

（二）、 设计时要选用恰当的钢结构防火保护方法对钢结构采取有效的保护，就是将钢结构的耐火极限提高到规范规定的值，防止钢构件遇火发生变形塌落。目前我国钢结构主要采用三种保护方法：喷涂法、包敷法、水淋冷却法。具体而言，喷涂法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；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；水淋冷却法是在钢结构上部布置自动喷淋系统，发生火灾时，启动喷淋在钢结构表面形成一层连续的水膜，达到保护作用。在使用防火涂料时，应当注意防火涂料和底层防腐涂料的相互匹配，不得与底层防腐涂料发生化学反应，以免影响防腐防火效果。但是一些施工单位为追求经济效益，粗制滥造，用“三无”防火涂料产品，使得一些工程虽然刷了防火涂料，但在火灾发生时起不到任何防火保护作用，所以要严把材料质量关，在施工过程中认真操作，加强监督，确保施工质量。业主加强职工防火意识，经常开展防火知识的教育和培训，并在内部制定必要的防火应急方案，这样一定能减少火灾事故发生。我们在设计时，要根据不同建筑对构件耐火极限的要求，通过科学比较，选出最恰当的防火保护方法，达到经济和安全要求。

（三）、 合理划分建筑物的防火分区，对每个防火分区的面积进行严格的控制。防火分区的划分应根据建筑物的具体情况来确定。通常的划分方法有：a、按楼层划分。将每个楼层作为一个分区，之间用封闭楼梯间连通，楼梯间的门应为乙级防火门。b、按功能分区划分。通常可以把生产区作为一个分区，动力区作为一个分区，办公区独立一个分区。当面积允许时，生产和动力可以合并为一个区，办公区相对独立较为合理。另外要根据地方消防部门的规定来决定特殊的分区要求。在同一楼层中两个防火分区间必须用防火墙隔开，开门必须为甲级防火门。在控制防火分区面积时会遇到一些特殊情况必须用特殊的方法来解决。如前面所提到的按工艺要求一个生产区不能分隔成两个分区时，可以提高建筑的耐火等级来增加每个分区的允许面积。根据规范第3.3.3 条中规定：甲乙丙类厂房装有自动灭火设备时，防火分区最大允许占地面积可以增加一倍，丁戊类厂房装设自动灭火设备时，其占地面积不限。局部设置时，增加面积可按该局部面积的一倍计算。

在具体工作中，应根据不同情况，并比较不同方法的建设成本来作选择。对于防火分区，还有另一种解决方案：根据《建筑设计防火规范》第3.3.1条，四级耐火等级厂房之间的防火间距为18米，依此类推，如在生产类别为丙类，耐火等级为三级的轻钢结构单层厂房内部设一区域宽18米的防火隔离带，在隔离带里没有可燃物，理论上，是否可看作有效的防火分隔呢?

（四）、 钢结构建筑设计时要控制每个分区的疏散口数量及疏散距离大小，按规范第三章第七节的规定，除满足其中第3.7.2 条规定的厂房外，其它厂房安全出口的数量不应少于两个。安全出口是指符合防火规范规定的疏散楼梯、直通室外地平面或安全区域的门。按规范第3.7.4 条的规定，不同类别不同等级的厂房，厂房内最远工作地点到外部出口或楼梯的距离也有相应规定。由于钢结构建筑自身存在的弱点，我们在设计时要充分考虑人员疏散的因素，将人员密度指标和钢结构建筑的特点综合起来考虑，加强对安全疏散路线、疏散距离、疏散宽度的设计要求，科学设置疏散指示标志，使人员能快速疏散到安全地带，从而大大减少人员伤亡和人民财产损失。

实际设计中，可以控制隔离带内没有堆放生产原料、半成品等可燃物，但肯定有生产线的设备，而设备的橡胶传送带是可燃的，传送带上的原料或半成品也是可燃的，不过，传送带可以在有火灾时停下来，可燃物不多，一支水枪可有效封锁，那么，上述的这样一个隔离带究竟算不算防火分区的有效分隔呢。规范没有明文规定算或不算，按惯例，此类情况需与当地的消防审批部门协商研究，以求解决。

综上所述，因钢结构工业厂房的耐火等级较低，但现代工业厂房又不允许硬性分隔，我们仍需在设计中不断探索，尽力找出更好的方案。新的建筑技术的应用，给我们的防火设计带来新的挑战，设计人员需多方面考虑问题，在分析比较中寻找更合适的方案。总之，建筑设计应严格地贯彻防火规范的要求，从全局出发，统筹兼顾，正确处理重点和一般的关系，积极采用行之有效的先进防火技术，做到保障安全、方便使用、经济合理。

【参考文献】

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