張廣蘋

（南京軌道交通系統(tǒng)工程有限公司，江蘇 南京 210019）

相比于混凝土結構，鋼結構建筑具有抗震效果好、施工速度快、強度性能高的優(yōu)勢，但是鋼結構建筑中有個明顯的缺陷問題，便是其抗火性能較差。工程實踐表明，鋼結構建筑未進行防火設計，或者防火措施不完善，一旦火災發(fā)生，整個建筑結構可能會在短時間內(nèi)全部瓦解。

1 鋼結構住宅概述

國外發(fā)達國家的鋼結構建筑應用較為廣泛，美國鋼結構建筑比例高達65%，歐洲地區(qū)為30%。而國內(nèi)方面，鋼產(chǎn)量逐漸增加，已經(jīng)位于世界首位，在鋼結構發(fā)展中具有較為明顯的資源優(yōu)勢。國家相關機構已逐步推行了關于鋼結構住宅的政策，這對該類住宅形式的發(fā)展而言起到了明顯促進作用。

與傳統(tǒng)形式的住宅相比，鋼結構住宅的優(yōu)勢為：強度高、自重小、抗震效果突出，施工作業(yè)受外界環(huán)境條件影響小，施工周期更短。同時鋼結構材料具有較高的強度，可顯著增加住宅使用面積。建筑材料可進行多次利用，降低了建筑垃圾排放量，是響應節(jié)能減排政策的措施。但是鋼結構建筑中也會存在一些缺陷，如抗腐蝕效果差、耐火性能差、施工成本增加。

2 鋼結構住宅防火設計方法

2.1 防火設計方法

鋼結構住宅中，當整個建筑體的抗火水平高于抗火要求時，便可起到良好的防火效果。結合當下較為常見的收單進行分析，抗火設計方法包括下述幾種。第一、基于試驗的防火結構設計。該方法是傳統(tǒng)試驗方法，借助標準構件在和分析、升溫試驗等進行防火措施的制定。防火設計中，必須加強耐火極限的分析，保證整個方法的簡潔性、直觀性。試驗一般很難進行載荷分布、載荷大小的精確核算，同時構件溫度應力等情況也較難測定。第二、性能化防火設計處理。該方法從兩個角度出發(fā)對防火性能進行了分析和研究。該方法應用中，要考慮構件位置、人員安全、火災經(jīng)濟損失等要素，提高防火要求方面的考慮。在進行空氣溫升、火災隨機性考慮中，需最大程度的進行結構模擬，整個操作涉及到空氣動力學、物理學等諸多學科，國內(nèi)相關研究仍處于初級階段。第三、基于計算的抗火設計方法。上世紀70 年代后，結構防火設計方法逐漸升級，已經(jīng)轉化為現(xiàn)代化的處理手段。基于計算的結構防火措施中，充分考慮了試驗結構抗火中的不足之處，利用結構分析理論、熱傳導理論等進行了載荷分析、載荷分布分析、端部約束分析等，經(jīng)由詳細計算獲得了構件的耐火極限。該方法在使用中，將構件作為參考對象對整體進行了計算。規(guī)范中主要以前者為對象進行了防火效果設計分析?；谟嬎愕慕Y構整體極限承載能力計算方法中，一般將鋼結構建筑整體結構倒塌作為主要考慮要素，將局部破壞作為起因，分析了局部破壞后建筑體結構內(nèi)力方面的變化和再分配結果。

2.2 鋼結構構件防火設計流程

鋼結構防火設計中，需將鋼構件在耐火極限范圍內(nèi)所承受最大作用力作為基礎進行分析，從而方可確定防火涂層厚度。當下國內(nèi)構件防火設計中，其計算方法一般參考CECS2002006 標準。其防火計算方法如下。第一、針對鋼結構建筑進行最不利火災位置的計算。第二、結合防火材料種類、構件類型等進行核算，確定防火涂層的厚度。第三、結合鋼結構構件火災狀況下溫升狀況進行耐火極限內(nèi)部溫度的計算和核實。第四、高溫狀況下，必須考慮鋼結構材料的參數(shù)指標，核算構件在外部載荷、溫度作用下的內(nèi)力大小。第五、高溫狀況下，在進行構件荷載效應分析中，要考慮最不利線形組合的狀況。第六、驗算構件邊界的耐火承載極限能力，當結果不符合預期要求時，要及時調(diào)整覆蓋層厚度，然后進行步驟二的重復計算。

3 鋼結構住宅的防火措施

3.1 提高鋼結構住宅防火效果的措施

首先，單面屏蔽法。該方法為在建筑結構的迎火面進行阻隔屏障的設置，及時將火焰和構件進行分隔。這種特殊式結構在進行屏障設置中，具有節(jié)約成本的優(yōu)勢，該方法在車間等含有高熱源區(qū)域的建筑結構中較為常見。其次，防火材料的涂抹。建筑材料表面進行防火材料的涂刷可起到防火效果。該方法便捷度高，不會受鋼結構構件形狀的限制束縛，同時不會增加建筑體結構的重量。再者，借助耐火輕質(zhì)板材進行防火處理，這種防火方法屬于外包層施工作業(yè)。借助下述材料進行鋼結構材料的包裹，從而起到防火作用，包括石膏板、纖維增強水泥板等，該方法在鋼柱防火中應用較多，占用空間較小。最后，混凝土澆筑、耐火磚砌筑。該方法的優(yōu)勢為強度高、耐沖擊，但是其占用空間較大、施工復雜度過高，該防火方法在斜撐、鋼梁上應用頻率較高。

3.2 防火涂料的選用

鋼結構防火涂料選擇中，必須考慮材料耐火要求、結構類型、工作環(huán)境等要素，其選用原則包括下述幾方面：第一、裸露網(wǎng)架鋼結構、輕鋼屋架中，建議選擇涂覆薄層鋼結構防火涂料，對于裝飾要求較高的建筑體，一般建議選擇超薄型鋼結構防火涂料。第二室內(nèi)高層、隱蔽鋼結構中，一般其耐火極限要求在1.5h 以上的狀況下，建議選擇厚涂型防火涂料。第三針對露天鋼結構進行處理中，在進行防火涂料的選擇中，應考慮環(huán)境適應性這一要素。

4 結語

作為未來發(fā)展的必然趨勢，鋼結構住宅的發(fā)展前景廣闊，為此，必須加強鋼結構抗火性能的考慮，這是提高鋼結構形式住宅的重要舉措。新時期，各種防火技術會隨著建筑材料、工業(yè)住宅的進步而不斷完善。