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談現代輕鋼結構廠房耐火保護及防火分區

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:15 [收藏]


    摘要：對鋼結構必須采取措施進行保護。一是對鋼構件進行耐火保護，使其在火災時溫度升高不超過臨界溫度，結構在火災中就能保護穩定性；二是對廠房內部進行有效的防火分區，防止火勢向其他區域蔓延、擴散。不過對于現代輕鋼結構廠房的大跨度、大空間來說，防火分區的設置具有一定難度。

    關鍵詞：廠房 耐火保護 防火分區

    輕型鋼結構廠房辦公樓具有造型美觀、色彩鮮艷、建筑體型多樣化、造價低、建設周期短、機械化程度高、安裝施工簡便、平面布局靈活易改造，同時鋼材具有重量輕、材質均勻、力學計算模型與實際受力比較符合等諸多優點，所以在現代工業廠房中大量采用。但鋼材也有一個致命的缺點：不耐火。鋼材雖然是不燃材料，但在火災高溫作用下，其力學性能如屈服強度、彈性模量等卻會隨溫度升高而降低，在550攝氏度左右時，降低幅度更為明顯，一般在15min左右就會喪失承重能力而垮塌。
    　　因此，對鋼結構必須采取措施進行保護。一是對鋼構件進行耐火保護，使其在火災時溫度升高不超過臨界溫度，結構在火災中就能保護穩定性；二是對廠房內部進行有效的防火分區，防止火勢向其他區域蔓延、擴散。不過對于現代輕鋼結構廠房的大跨度、大空間來說，防火分區的設置具有一定難度。
    　　1、輕鋼結構廠房的防火分區
    　　防火分區在普通民用建筑中較易實現，如在門、廳、樓梯等處采取一些技術措施，用防火墻、防火門、防火卷簾加水幕都可以較好地解決。若建筑內設有自動噴水滅火設備，每層最大允許防火分區面積還可以增加l倍。但若試圖把這些技術措施轉移至大面積的輕鋼結構廠房，就會遇到新的問題。
    　　1．1防火墻與防火分區
    　　用防火墻將廠房分隔是不可能的。不僅因為廠房大空間被分割后影響其通透性，而且從生產工藝的連續性要求心以及廠房內物流組織的；頃暢性來說，也是不可行的。若從生產管理的角度看，業主也不會接受這樣的方案。
    　　1．2防火門、防火卷簾與防火分區
    　　利用防火門與防火卷簾進行防火分區，在民用建筑中是輕而易舉的。可面對大跨度的輕鋼廠房(經常采用13~36m跨)，就很難實現。這不僅因為沒有如此跨度的卷簾，而且這樣大的跨度，在收放時很難控制，容易卡在滑槽里。所以利用防火門、防火卷簾進行防火分區也是不可行的。
    　　1．3自動噴水滅火與防火分區
    　　既然《建筑設計防火規范》(GBJl6-87)規定，設自動噴水滅火裝置的建筑，每層最大防火分區面積允許增加1倍。
    　　那么可否采取設置自動噴水滅火裝置呢?
    　　首先，根據《自動噴水滅火系統設計規范》(GBJ84-85)，高度超過8m的大空間建筑物，安裝自動噴水滅火系統的作用不大，而單層輕鋼結構廠房的高度一般都超過8m，其次，雖安裝自動噴水滅火系統后，防火分區允許面積擴大1倍也無法覆蓋全廠房。所以此方法不完全可行。
    　　1．4防火帶與防火分區
    　　廠房內由于生產工藝邊連續性的要求，無法設防火墻，可改設防火帶。在有可燃構件的廠房中劃出一段區域，將這個區域內的構件全部改用不燃性材料，并采取措施陰擋防火帶一側的煙火不會流竄至另一側，從而直到防火分隔的作用。對防火帶必須做到：1)防火帶中的屋頂結構應用不燃性材料，其寬度不應小于6m，并高出相鄰屋脊0．7m。2)防火帶最好設在廠房內的通道部位，以得火災時的安全疏散和撲救工作。3)防火帶內不得堆放可燃物。
    　　此法在實際實施過程中，從管理上不好控制防火帶內無可燃物。并且在設計時對工藝布置限制大，影響工藝布置。
    　　所以此方法實施有一定的難度。
    　　1．5獨立水幕與防火分區
    　　水幕可以起防火墻的作用，用獨立水幕作防火分隔，是一個非常好的方案。防火水幕帶宜采用噴霧型噴頭，也可采用雨淋式水幕噴頭。水幕噴頭的排列不應少于3排，防火水幕帶形成的水幕寬度不宜小于5m，流量2L／(s-m)。這種分隔方式靈活，不像防火墻要把車間截斷，也沒有大跨度防火卷簾的麻煩，理論上多大跨度都可以。在正常生產時，就好象它不存在，一旦有火災需要防火分隔時，它可以立即實現有效分隔。
    　　但獨立水幕作防火分隔也不是完美解決方案：1)需水量大。2)廠房內發生火災開始往往是局部的，只需幾個滅火器就能解決問題，可此時若啟動水幕，會對生產設備造成破壞，由此造成的損失比局部火災的損失更大。因此需嚴格控制水幕的啟動時機，防止誤動，所以設計時采用人工手動啟動更合適。3)有效維護麻煩，無法試水檢驗水幕系統的可靠性。

    2、輕鋼結構廠房的耐火保護
    　　由于鋼結構達不規范要求的耐火極限，需采取相應的耐火保護措施。
    　　2．1粘貼法與耐火保護
    　　粘貼法就是將石棉硅酸鈣、礦棉、輕質石膏等防火材料預制成板材，用膠粘貼在鋼結構構件上。由于粘貼的輕質成型板材不耐撞擊，而工業廠房柱下部分又難免有輕微磕碰；同時考慮到板材易受潮吸水，降低膠粘劑的粘接強度；此外，廠房內鋼構件全部用板材覆蓋不僅增加成本，而且影響原有鋼骨的美感，業主很難認可這樣的方案。
    　　2．2吊頂法與耐火保護
    　　吊頂法是用輕質、薄型、耐火的材料制作吊頂，把鋼梁、鋼屋架包藏在耐火材料組成的吊頂內。火災時可以使鋼梁、鋼屋架的升溫大為延緩，大提高鋼結構的耐火能力。由于此種方法只保護了屋面鋼構件，所以屋面吊頂下的其他鋼構件如柱，還需采用其他方法加以保護。同時工業廠房內的屋面下，掛有大量的設備，如各種公用管線、懸掛吊車等，如做吊頂必然影響設備的使用及維護，而且設置吊頂會增加成本較多。這樣的方案業主也很難認可。
    　　2．3現澆法與耐火保護
    　　現澆法一般用普通混凝土、或加氣混凝土澆注包裹鋼構件，是最可靠的鋼結構防火方法。但采用此方法需支模、澆注、養護等，施工周期長，且增加構件的重量較多，成本增加大。此方法對輕鋼結構廠房不可行。
    　　2．4噴涂法與耐火保護
    　　噴涂法是用噴涂機具將防火涂料直接噴在構件表面，形成保護層。鋼結構防火涂料的防火原理有3個：1)涂層對鋼基材起屏蔽作用，使鋼結構不至于直接暴露在火焰高溫中。2)涂層吸熱后，部分物質分解放出的水蒸汽或其他不燃氣體，起到消耗熱量、降低火焰溫度和燃燒速度、稀釋氧氣的作用。3)涂層本身多孔輕質和受熱后形成碳化泡沫層，阻止了熱量迅速向鋼基材傳遞，推遲了鋼基材強度的降低，從而提高了鋼結構的耐火極限。
    　　在噴涂鋼結構防火涂料時，噴涂的厚度必須達到設計值，節點部位宜適當加厚，當遇有下列情況之一時，涂層內應設置與鋼結構相連的鋼絲網，以確保涂層牢固：1)梁承受沖擊振動；2)設計層厚度大于40mm時；3)涂料粘結強度小于0．05Mpa；4)梁腹板高度大于1．5m。
    　　噴涂法為一種最簡單、最經濟、最有效的做法，其價格低、重量輕、施工速度快、適用于形狀復雜的鋼構件。缺點是噴涂表面粗糙不平，不美觀又易掛灰難于清理。此方法目前最適合于輕鋼結構廠房，也為業主所接受。
    　　3、總結
    　　綜上所述，目前輕鋼結構工業廠房的耐火保護和防火分區分別采用噴涂法和獨立水幕是最適合的方法，但各方法也都有不如意的地方。我們仍需在設計中不斷探索，以便找出更好的方案
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