談現(xiàn)代輕鋼結(jié)構(gòu)廠房耐火保護(hù)及防火分區(qū)

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輕型鋼結(jié)構(gòu)廠房辦公樓具有造型美觀、色彩鮮艷、建筑體型多樣化、造價(jià)低、建設(shè)周期短、機(jī)械化程度高、安裝施工簡便、平面布局靈活易改造，同時(shí)鋼材具有重量輕、材質(zhì)均勻、力學(xué)計(jì)算模型與實(shí)際受力比較符合等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以在現(xiàn)代工業(yè)廠房中大量采用。但鋼材也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)：不耐火。鋼材雖然是不燃材料，但在火災(zāi)高溫作用下，其力學(xué)性能如屈服強(qiáng)度、彈性模量等卻會(huì)隨溫度升高而降低，在550攝氏度左右時(shí)，降低幅度更為明顯，一般在15min左右就會(huì)喪失承重能力而垮塌。 
    因此，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)必須采取措施進(jìn)行保護(hù)。一是對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行耐火保護(hù)，使其在火災(zāi)時(shí)溫度升高不超過臨界溫度，結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中就能保護(hù)穩(wěn)定性；二是對(duì)廠房內(nèi)部進(jìn)行有效的防火分區(qū)，防止火勢向其他區(qū)域蔓延、擴(kuò)散。不過對(duì)于現(xiàn)代輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的大跨度、大空間來說，防火分區(qū)的設(shè)置具有一定難度。 
    1、輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的防火分區(qū) 
    防火分區(qū)在普通民用建筑中較易實(shí)現(xiàn)，如在門、廳、樓梯等處采取一些技術(shù)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(nèi)設(shè)有自動(dòng)噴水滅火設(shè)備，每層最大允許防火分區(qū)面積還可以增加l倍。但若試圖把這些技術(shù)措施轉(zhuǎn)移至大面積的輕鋼結(jié)構(gòu)廠房，就會(huì)遇到新的問題。 
    1．1防火墻與防火分區(qū) 
    用防火墻將廠房分隔是不可能的。不僅因?yàn)閺S房大空間被分割后影響其通透性，而且從生產(chǎn)工藝的連續(xù)性要求心以及廠房內(nèi)物流組織的；頃暢性來說，也是不可行的。若從生產(chǎn)管理的角度看，業(yè)主也不會(huì)接受這樣的方案。 
    1．2防火門、防火卷簾與防火分區(qū) 
    利用防火門與防火卷簾進(jìn)行防火分區(qū)，在民用建筑中是輕而易舉的。可面對(duì)大跨度的輕鋼廠房(經(jīng)常采用13~36m跨)，就很難實(shí)現(xiàn)。這不僅因?yàn)闆]有如此跨度的卷簾，而且這樣大的跨度，在收放時(shí)很難控制，容易卡在滑槽里。所以利用防火門、防火卷簾進(jìn)行防火分區(qū)也是不可行的。 
    1．3自動(dòng)噴水滅火與防火分區(qū) 
    既然《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJl6-87)規(guī)定，設(shè)自動(dòng)噴水滅火裝置的建筑，每層最大防火分區(qū)面積允許增加1倍。 
    那么可否采取設(shè)置自動(dòng)噴水滅火裝置呢? 
    首先，根據(jù)《自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ84-85)，高度超過8m的大空間建筑物，安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的作用不大，而單層輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的高度一般都超過8m，其次，雖安裝自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)后，防火分區(qū)允許面積擴(kuò)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(qū) 
    廠房內(nèi)由于生產(chǎn)工藝邊連續(xù)性的要求，無法設(shè)防火墻，可改設(shè)防火帶。在有可燃構(gòu)件的廠房中劃出一段區(qū)域，將這個(gè)區(qū)域內(nèi)的構(gòu)件全部改用不燃性材料，并采取措施陰擋防火帶一側(cè)的煙火不會(huì)流竄至另一側(cè)，從而直到防火分隔的作用。對(duì)防火帶必須做到：1)防火帶中的屋頂結(jié)構(gòu)應(yīng)用不燃性材料，其寬度不應(yīng)小于6m，并高出相鄰屋脊0．7m2)防火帶最好設(shè)在廠房內(nèi)的通道部位，以得火災(zāi)時(shí)的安全疏散和撲救工作。3)防火帶內(nèi)不得堆放可燃物。 
    此法在實(shí)際實(shí)施過程中，從管理上不好控制防火帶內(nèi)無可燃物。并且在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)工藝布置限制大，影響工藝布置。 
    所以此方法實(shí)施有一定的難度。
    1．5獨(dú)立水幕與防火分區(qū) 
    水幕可以起防火墻的作用，用獨(dú)立水幕作防火分隔，是一個(gè)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(yīng)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?cái)?，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(chǎn)時(shí)，就好象它不存在，一旦有火災(zāi)需要防火分隔時(shí)，它可以立即實(shí)現(xiàn)有效分隔。 
    但獨(dú)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(nèi)發(fā)生火災(zāi)開始往往是局部的，只需幾個(gè)滅火器就能解決問題，可此時(shí)若啟動(dòng)水幕，會(huì)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備造成破壞，由此造成的損失比局部火災(zāi)的損失更大。因此需嚴(yán)格控制水幕的啟動(dòng)時(shí)機(jī)，防止誤動(dòng)，所以設(shè)計(jì)時(shí)采用人工手動(dòng)啟動(dòng)更合適。3)有效維護(hù)麻煩，無法試水檢驗(yàn)水幕系統(tǒng)的可靠性。
    2、輕鋼結(jié)構(gòu)廠房的耐火保護(hù) 
    由于鋼結(jié)構(gòu)達(dá)不規(guī)范要求的耐火極限，需采取相應(yīng)的耐火保護(hù)措施。 
    2．1粘貼法與耐火保護(hù) 
    粘貼法就是將石棉硅酸鈣、礦棉、輕質(zhì)石膏等防火材料預(yù)制成板材，用膠粘貼在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件上。由于粘貼的輕質(zhì)成型板材不耐撞擊，而工業(yè)廠房柱下部分又難免有輕微磕碰；同時(shí)考慮到板材易受潮吸水，降低膠粘劑的粘接強(qiáng)度；此外，廠房內(nèi)鋼構(gòu)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(yè)主很難認(rèn)可這樣的方案。 
    2．2吊頂法與耐火保護(hù) 
    吊頂法是用輕質(zhì)、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(nèi)?；馂?zāi)時(shí)可以使鋼梁、鋼屋架的升溫大為延緩，大提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力。由于此種方法只保護(hù)了屋面鋼構(gòu)件，所以屋面吊頂下的其他鋼構(gòu)件如柱，還需采用其他方法加以保護(hù)。同時(shí)工業(yè)廠房內(nèi)的屋面下，掛有大量的設(shè)備，如各種公用管線、懸掛吊車等，如做吊頂必然影響設(shè)備的使用及維護(hù)，而且設(shè)置吊頂會(huì)增加成本較多。這樣的方案業(yè)主也很難認(rèn)可。 
    2．3現(xiàn)澆法與耐火保護(hù) 
    現(xiàn)澆法一般用普通混凝土、或加氣混凝土澆注包裹鋼構(gòu)件，是最可靠的鋼結(jié)構(gòu)防火方法。但采用此方法需支模、澆注、養(yǎng)護(hù)等，施工周期長，且增加構(gòu)件的重量較多，成本增加大。此方法對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)廠房不可行。 
    2．4噴涂法與耐火保護(hù) 
    噴涂法是用噴涂機(jī)具將防火涂料直接噴在構(gòu)件表面，形成保護(hù)層。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火原理有3個(gè)：1)涂層對(duì)鋼基材起屏蔽作用，使鋼結(jié)構(gòu)不至于直接暴露在火焰高溫中。2)涂層吸熱后，部分物質(zhì)分解放出的水蒸汽或其他不燃?xì)怏w，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(zhì)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(qiáng)度的降低，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。 
    在噴涂鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時(shí)，噴涂的厚度必須達(dá)到設(shè)計(jì)值，節(jié)點(diǎn)部位宜適當(dāng)加厚，當(dāng)遇有下列情況之一時(shí)，涂層內(nèi)應(yīng)設(shè)置與鋼結(jié)構(gòu)相連的鋼絲網(wǎng)，以確保涂層牢固：1)梁承受沖擊振動(dòng)；2)設(shè)計(jì)層厚度大于40mm時(shí)；3)涂料粘結(jié)強(qiáng)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(jīng)濟(jì)、最有效的做法，其價(jià)格低、重量輕、施工速度快、適用于形狀復(fù)雜的鋼構(gòu)件。缺點(diǎn)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(jié)構(gòu)廠房，也為業(yè)主所接受。 
    3、總結(jié) 
    綜上所述，目前輕鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房的耐火保護(hù)和防火分區(qū)分別采用噴涂法和獨(dú)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?nèi)孕柙谠O(shè)計(jì)中不斷探索，以便找出更好的方案。