何雪云

（北京市西城區(qū)消防救援支隊(duì)，北京 100000）

鋼結(jié)構(gòu)建筑的主要防火方式有防火板、涂層保護(hù)、外包混凝土以及包覆柔性氈狀材料等方式。由已有研究可知，現(xiàn)階段多數(shù)大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑防火方式皆以涂層保護(hù)為主，大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑起火后若沒(méi)有防火涂層保護(hù)，則會(huì)在15 ～20min 之間出現(xiàn)垮塌。對(duì)此，為進(jìn)一步探究鋼結(jié)構(gòu)建筑存在的防火問(wèn)題，選擇合適的防火設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)明確現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火現(xiàn)狀，以期提出具有針對(duì)性的防火措施。

1 鋼結(jié)構(gòu)建筑防火保護(hù)存在的關(guān)鍵問(wèn)題

1.1 鋼結(jié)構(gòu)建筑防火保護(hù)設(shè)計(jì)選擇不當(dāng)

大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火設(shè)計(jì)與施工必須結(jié)合設(shè)計(jì)單位提供的圖紙進(jìn)行，部分區(qū)域或功能結(jié)構(gòu)的鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)階段便對(duì)其進(jìn)行特殊消防的設(shè)計(jì)，例如8m及以上的建筑鋼構(gòu)件不需要對(duì)其進(jìn)行防火保護(hù)，以現(xiàn)階段此類防火設(shè)計(jì)建筑現(xiàn)狀可知，使用該類方法設(shè)計(jì)的建筑并未出現(xiàn)因火災(zāi)原因而倒塌的案例。受此觀念影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火保護(hù)方式應(yīng)當(dāng)成為建筑防火的首項(xiàng)考慮因素，以國(guó)家體育館、北京環(huán)球影城以及鋼結(jié)構(gòu)火車(chē)站等建筑鋼梁，由需要對(duì)建筑的美觀與工期等因素進(jìn)行考慮，通常會(huì)在建筑設(shè)計(jì)中指明需要使用的防火涂料，此類防火涂料涂抹厚度通常在5mm 以下，當(dāng)建筑出現(xiàn)火情后會(huì)膨脹形成厚度約為20 ～25mm 的致密炭質(zhì)層，以達(dá)到對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行保護(hù)的目的。結(jié)合《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》GB14907-2018 中相關(guān)要求可將膨脹型防火涂料分為兩類，即溶劑性與水基性防火涂料。其中，溶劑性防火涂料在實(shí)際應(yīng)用中難以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且受組成材質(zhì)影響，還會(huì)出現(xiàn)有害物質(zhì)超標(biāo)的情況發(fā)生。而水基性鋼結(jié)構(gòu)防火涂料則會(huì)受到天氣原因而出現(xiàn)涂抹后大面積脫落的情況。因此，為保障鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火性能，應(yīng)當(dāng)選擇合適的防火涂料，并加強(qiáng)涂抹施工的日常管理，以期發(fā)揮出防火涂料的實(shí)際性能。

1.2 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)材料不滿足安全標(biāo)準(zhǔn)

建筑材料市場(chǎng)存在巨大的利潤(rùn)，因此，導(dǎo)致眾多不法商家會(huì)通過(guò)生產(chǎn)偽劣假冒產(chǎn)品的方式獲取利潤(rùn)，進(jìn)而造成建筑材料市場(chǎng)偽劣防火材料屢禁不止的情況發(fā)生。同時(shí)，因存在部分優(yōu)質(zhì)防火材料價(jià)格偏高的問(wèn)題，導(dǎo)致建筑工程無(wú)法在預(yù)算內(nèi)采購(gòu)此類防火材料，所以只能采購(gòu)質(zhì)量與價(jià)格皆偏向中等的涂料進(jìn)行施工，從而造成上述防火涂料的使用質(zhì)量問(wèn)題。劣質(zhì)防火涂料導(dǎo)致的鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)問(wèn)題多出現(xiàn)在地方，綜合分析各地區(qū)消防單位提供的火情報(bào)告數(shù)據(jù)可知，超過(guò)半數(shù)以上的鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)事故皆使用劣質(zhì)的防火涂層材料，特別是個(gè)人或依靠資質(zhì)得到項(xiàng)目工程的施工方，因會(huì)更加側(cè)重于施工的利潤(rùn)問(wèn)題，所以會(huì)壓縮非必要建筑材料的采購(gòu)經(jīng)費(fèi)，進(jìn)而造成除結(jié)構(gòu)主體材料外所有建筑材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的問(wèn)題發(fā)生。另外，鋼結(jié)構(gòu)建筑施工過(guò)程中存在偷工減料，導(dǎo)致防火涂料實(shí)際涂抹厚度不足和局部漏涂的問(wèn)題，進(jìn)而在發(fā)生火情后會(huì)出現(xiàn)以鋼結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)角、連接以及其他密閉性不強(qiáng)的區(qū)域出現(xiàn)涂層脫落情況，加速鋼結(jié)構(gòu)建筑坍塌的速度。對(duì)此，應(yīng)當(dāng)在施工前進(jìn)行防火涂層的抽采檢測(cè)，并在施工后對(duì)涂抹涂層進(jìn)行采樣，以期保障鋼結(jié)構(gòu)建筑的所有區(qū)域防火涂料涂抹皆滿足設(shè)計(jì)要求。

1.3 機(jī)構(gòu)檢測(cè)人員存在工作上的疏忽問(wèn)題

在現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)建筑的質(zhì)檢工作中，因質(zhì)檢人員多會(huì)結(jié)合首次檢測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)定，并得出無(wú)須進(jìn)行多次定期檢測(cè)的質(zhì)量報(bào)告，導(dǎo)致防火涂料在長(zhǎng)期使用過(guò)程中受到溫度、濕度以及碰撞因素影響會(huì)出現(xiàn)一定程度的質(zhì)量下降情況，進(jìn)而造成火災(zāi)發(fā)生后破損防火涂層無(wú)法保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)免受炙烤，出現(xiàn)的鋼結(jié)構(gòu)建筑快速垮塌的情況。同時(shí)，部分建筑單位會(huì)為應(yīng)付檢測(cè)工作而出具違規(guī)的施工質(zhì)量合格檢測(cè)報(bào)告，或者依托第三方質(zhì)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行工程檢測(cè)，受到委托單位的能力影響而出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)檢報(bào)告問(wèn)題，從而為鋼結(jié)構(gòu)建筑埋下火情安全隱患。從消防救火角度出發(fā)，上述現(xiàn)象會(huì)直接縮短消防入場(chǎng)所需的時(shí)間，并會(huì)對(duì)后續(xù)的入室消防工作造成嚴(yán)重的安全隱患。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)工程使用缺乏項(xiàng)目管理維護(hù)的責(zé)任人制度

結(jié)合現(xiàn)階段市場(chǎng)常見(jiàn)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的使用設(shè)計(jì)可知，若各項(xiàng)施工質(zhì)量皆滿足設(shè)計(jì)要求，則涂料不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)明顯的質(zhì)量問(wèn)題，因此對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火涂料質(zhì)檢期限應(yīng)當(dāng)控制在5 ～10 年。但是，若鋼結(jié)構(gòu)工程缺乏項(xiàng)目管理責(zé)任人制度約束，則會(huì)導(dǎo)致工程建筑在短期內(nèi)出現(xiàn)維護(hù)質(zhì)量問(wèn)題，并在長(zhǎng)期缺乏科學(xué)的維護(hù)管理下導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)防火涂料脫落或者大面積失效等問(wèn)題發(fā)生，進(jìn)而增加建筑后期的使用安全問(wèn)題和維護(hù)資金投入。因此，可結(jié)合當(dāng)?shù)刭|(zhì)檢部門(mén)、消防部門(mén)以及施工單位共同設(shè)計(jì)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)建筑防火涂料的責(zé)任人制度，進(jìn)而從關(guān)系建筑安全的各方單位之間形成責(zé)任閉環(huán)，以此督促各方安質(zhì)按量完成施工質(zhì)量檢測(cè)工作，并為后期出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)問(wèn)題承擔(dān)責(zé)任。

1.5 缺乏不同環(huán)境下能夠長(zhǎng)期使用的建筑監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)

鋼結(jié)構(gòu)建筑不同功能區(qū)和所處位置會(huì)造成鋼結(jié)構(gòu)防火涂料出現(xiàn)不同程度的變化，結(jié)合現(xiàn)階段智能建筑的設(shè)計(jì)方法可將各類傳感器安裝在室內(nèi)、室外以及石化處，以期通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)的方式計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的使用性能。但是，從現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)智能建筑的防火涂料監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用角度來(lái)看，受系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及建筑空間結(jié)構(gòu)影響，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并沒(méi)有設(shè)置一個(gè)可長(zhǎng)期監(jiān)控并存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)，部分具有長(zhǎng)期使用的建筑監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)庫(kù)還存在屬于管理等問(wèn)題，使得傳感器監(jiān)控裝置無(wú)法采集鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的階段性情況，從而在火情出現(xiàn)時(shí)建筑管理人員無(wú)法通過(guò)防火涂料實(shí)際情況判斷建筑物的安全等級(jí)，并制定建筑內(nèi)人員與財(cái)產(chǎn)的疏散方案，進(jìn)而增加建筑物消防救援的風(fēng)險(xiǎn)。

2 大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑防火和滅火的要求

2.1 做好防火分區(qū)

為避免大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑出現(xiàn)區(qū)域火情引發(fā)整體火災(zāi)的情況，并降低火災(zāi)發(fā)生的概率和延緩火情的蔓延速度，為消防人員入場(chǎng)提供寶貴時(shí)間，需要大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑做好建筑內(nèi)防火區(qū)域的劃分工作，通過(guò)科學(xué)設(shè)計(jì)擋煙垂壁的方式扼制區(qū)域性火情的蔓延，并便于質(zhì)檢人員對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防火涂料的檢測(cè)。以大型綜合性商場(chǎng)為例，因建筑各層功能性以及存儲(chǔ)材料的特性因素影響，商戶與商戶之間的防火分區(qū)隔離應(yīng)當(dāng)以混凝土墻為主，并且商戶門(mén)店的進(jìn)出口位置應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)擋煙垂壁，鋼結(jié)構(gòu)直接暴露在空氣中的區(qū)域應(yīng)當(dāng)設(shè)有消防噴頭，以期通過(guò)物理降溫的方式降低建筑及空氣中的溫度，為后續(xù)消防救援提供更加安全的搶險(xiǎn)環(huán)境。另外，做好鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火分區(qū)還可以避免火災(zāi)出現(xiàn)連鎖反應(yīng)，即避免其他區(qū)域的危險(xiǎn)品受到高溫炙烤出現(xiàn)二次爆炸的情況，最大限度保障室內(nèi)被困人員與消防人員的生命安全。

2.2 增強(qiáng)建筑材料防火性能

在上述大跨度鋼結(jié)構(gòu)防火分區(qū)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增強(qiáng)建筑材料防火性能可保障建筑不受火災(zāi)的影響，并在根源上消除可能影響建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的因素。對(duì)于現(xiàn)階段我國(guó)大跨度鋼結(jié)構(gòu)建筑的構(gòu)件而言，在安裝前需要參照防火等級(jí)進(jìn)行嚴(yán)格的防火涂料涂抹工作，并等待鋼結(jié)構(gòu)外部防火涂料完全陰干后才可將其投入實(shí)際安裝中。同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火涂料與后期使用的修復(fù)涂料應(yīng)當(dāng)保證具有較高的防火性能，從而確保鋼結(jié)構(gòu)建筑能夠長(zhǎng)期處于防火涂料的防護(hù)當(dāng)中。以此通材料角度避免鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)問(wèn)題的發(fā)生。

2.3 全面落實(shí)消防設(shè)備安置

若將鋼結(jié)構(gòu)建筑防火分區(qū)設(shè)計(jì)視為建筑防火的主體架構(gòu)，將防火材料涂抹施工質(zhì)量視為預(yù)防火災(zāi)發(fā)生的基礎(chǔ)，則可將落實(shí)消防設(shè)備的安置工作視為加強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)建筑防火的體系表層結(jié)構(gòu)。結(jié)合國(guó)內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)事故可知，建筑內(nèi)所出現(xiàn)的多數(shù)火情皆可通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)管和落實(shí)消防設(shè)備的方式給予消除，即多數(shù)火情皆由人在室內(nèi)的活動(dòng)造成，例如，吸煙、用電以及玻璃制品聚光導(dǎo)致的火災(zāi)，因此全面落實(shí)消防設(shè)備安置工作可在發(fā)現(xiàn)火情的第一時(shí)間對(duì)其進(jìn)行滅火，從而消除建筑內(nèi)的火災(zāi)隱患。大型商場(chǎng)性鋼結(jié)構(gòu)建筑夜間屬于人流量較少的時(shí)間，但發(fā)生火情的概率卻高于白天出現(xiàn)火情的概率，主要原因在于夜間出現(xiàn)火情無(wú)法第一時(shí)間借助消防器材進(jìn)行消除，進(jìn)而導(dǎo)致建筑火災(zāi)事故的發(fā)生。對(duì)此，全面落實(shí)消防設(shè)備安置工作應(yīng)當(dāng)還包括室內(nèi)的消防系統(tǒng)安置，從而借助計(jì)算機(jī)的方式在出現(xiàn)火情的第一時(shí)間對(duì)起火點(diǎn)進(jìn)行滅火，從而提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的整體安全性。

3 實(shí)踐分析

3.1 鋼柱耐火試驗(yàn)

以某鋼結(jié)構(gòu)建筑工程下的豎向承重鋼柱為例，探究不同界面型號(hào)的耐火性能。因鋼柱屬于鋼結(jié)構(gòu)建筑中的主要承力結(jié)構(gòu)，因此對(duì)其進(jìn)行耐火性能研究能夠得出鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)情況下的最小坍塌時(shí)間，以此試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行鋼桁架樓板的耐火性試驗(yàn)。結(jié)合我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求鋼結(jié)構(gòu)建筑鋼柱的耐火極限應(yīng)當(dāng)大于等于3h，因此，本文將選擇某建筑工程下三個(gè)不同型號(hào)的鋼柱試件進(jìn)行耐火性試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)構(gòu)如表1 所示。

表1 鋼柱試件的耐火試驗(yàn)結(jié)果

由表1 中數(shù)據(jù)可知，鋼柱的耐火性質(zhì)與防火涂料和載荷強(qiáng)度有關(guān)，鋼柱1 與鋼柱2 皆能夠滿足火情下3h 的耐火時(shí)間，并且鋼柱3 的承壓壓力比鋼柱1 多1924kN，由此可證明科學(xué)的防火方式選擇能夠有效提高鋼結(jié)構(gòu)建筑的穩(wěn)定性，可為消防救援提供寶貴的時(shí)間。

3.2 鋼桁架樓板耐火試驗(yàn)

案例建筑中樓板組成以鋼桁架樓板為主，該結(jié)構(gòu)的耐火極限可低于鋼柱的耐火極限，但同時(shí)不應(yīng)當(dāng)?shù)赜?h 的極限耐火時(shí)間。該項(xiàng)目的鋼桁架樓板規(guī)格為5100mm×1500mm×602mm 和5100mm×4500mm×602mm。鋼桁架樓板耐火性試驗(yàn)共分2 組，其試驗(yàn)結(jié)果如表2 所示。

表2 鋼桁架樓板耐火試驗(yàn)結(jié)果

由表2 中數(shù)據(jù)可知，同等防火條件下鋼桁架樓板的載荷力分布約小，則鋼桁架樓板的防火效果會(huì)約明顯。鋼桁架樓板1 號(hào)試件的耐火時(shí)間能夠達(dá)到120min，而鋼桁架樓板2 號(hào)試件則可達(dá)到150min，兩種信號(hào)試件皆可滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑的施工防火標(biāo)準(zhǔn)。

4 解決對(duì)策

4.1 選擇耐久性較強(qiáng)的保護(hù)設(shè)計(jì)

因鋼結(jié)構(gòu)建筑涂抹防火材料會(huì)增加工程的資金投入，所以結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用功能可選擇部分或整體建筑不做防火保護(hù)，對(duì)商業(yè)因素的鋼結(jié)構(gòu)建筑可考慮對(duì)易發(fā)生火情區(qū)域進(jìn)行防火涂料的厚涂設(shè)計(jì)，并對(duì)不易發(fā)生火情或者受火情影響較小的鋼結(jié)構(gòu)建筑區(qū)域可選擇減少防火涂料的涂抹，以此均衡鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火空間控制的設(shè)計(jì)區(qū)間。同時(shí)，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)設(shè)計(jì)存在材料選擇不當(dāng)問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)在鋼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)初期，便對(duì)防火保護(hù)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，并結(jié)合建筑未來(lái)的使用方向以及可能受到的環(huán)境影響提出一套科學(xué)的管理設(shè)計(jì)方案，結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)建筑的使用年限和防火涂料的使用年限，其設(shè)計(jì)方案應(yīng)當(dāng)能夠持續(xù)維持鋼結(jié)構(gòu)建筑安全防火約50年，實(shí)際時(shí)長(zhǎng)可受到后續(xù)建筑維護(hù)增添防護(hù)措施而延長(zhǎng)。此外，受到鋼結(jié)構(gòu)建筑的結(jié)構(gòu)特性影響，若建筑出現(xiàn)某種程度的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，則需要對(duì)大面積的鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行維護(hù)，因此會(huì)造成受影響鋼結(jié)構(gòu)需要重新進(jìn)行防火設(shè)計(jì)的情況。在修補(bǔ)使用的防火涂料中，建議鋼結(jié)構(gòu)建筑室內(nèi)應(yīng)當(dāng)選擇耐久性能較好的優(yōu)質(zhì)非膨脹型防火涂料或者水性防火涂料，若建筑處于環(huán)境較為惡劣的室外或石化領(lǐng)域，則建議使用環(huán)氧類防火涂料進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)的涂抹防護(hù)。上述兩種涂料的耐久性較好，可以更好地滿足鋼結(jié)構(gòu)建筑本身使用年限與材料使用年限的相關(guān)要求。

4.2 委托能力較強(qiáng)的第三方檢測(cè)單位對(duì)施工建筑進(jìn)行質(zhì)檢

我國(guó)法規(guī)規(guī)定建筑出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題后，其建筑的建設(shè)單位需要承擔(dān)首要責(zé)任，并且具體工程設(shè)有具體的責(zé)任劃分方式。因此，為保障鋼結(jié)構(gòu)建筑防火涂料施工質(zhì)量能夠滿足設(shè)計(jì)要求，在避免主觀檢測(cè)因素的前提下，選擇第三方質(zhì)檢單位對(duì)施工建筑進(jìn)行防火情況的檢查。例如，某鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火涂料質(zhì)檢工程為確保防火質(zhì)量，要求對(duì)防火材料進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量檢驗(yàn)，并結(jié)合施工使用鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行鋼柱和鋼桁架樓板的耐火使用，若實(shí)驗(yàn)滿足建筑設(shè)計(jì)的防火安全標(biāo)準(zhǔn)則，可以將材料應(yīng)用到施工當(dāng)中，若實(shí)驗(yàn)材料未能達(dá)到建筑設(shè)計(jì)要求標(biāo)準(zhǔn)，則需要重新選擇使用的防火涂料。

現(xiàn)階段，我國(guó)并未出臺(tái)關(guān)于鋼結(jié)構(gòu)建筑防火質(zhì)檢人員的資質(zhì)評(píng)定要求，因此施工單位應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)一套較為完整的防火性能標(biāo)記方法，即設(shè)計(jì)人員可聯(lián)合質(zhì)檢人員和項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員共同設(shè)計(jì)，施工人員結(jié)合施工設(shè)計(jì)對(duì)3h、2.5h 和2h 耐火極限的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別噴涂長(zhǎng)度為2cm 的紅、黃、藍(lán)色塊，對(duì)特殊鋼結(jié)構(gòu)承重部位可進(jìn)行特殊固定符合的記錄，從而幫助后期防火涂料涂抹施工進(jìn)行厚度控制。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文從鋼結(jié)構(gòu)防火環(huán)節(jié)中的防火涂料視角入手，重點(diǎn)對(duì)防火涂料的施工、選材、管理以及權(quán)責(zé)問(wèn)題進(jìn)行研究，分析防火涂料的防火性能與消防救援之間的關(guān)系，明確鋼結(jié)構(gòu)建筑防火中的關(guān)鍵問(wèn)題，并立足鋼結(jié)構(gòu)建筑全面防火的視角，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)建筑全面防火的質(zhì)量控制提出幾點(diǎn)優(yōu)化檢驗(yàn)，以期為后續(xù)鋼結(jié)構(gòu)建筑施工和現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)建筑維護(hù)提供參考幫助。