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

        作者:建筑鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)    
        時間:2009-12-22 20:26:15 [收藏]


          摘要:對鋼結(jié)構(gòu)必須采取措施進(jìn)行保護(hù)。一是對鋼構(gòu)件進(jìn)行耐火保護(hù),使其在火災(zāi)時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。

          關(guān)鍵詞:廠房 耐火保護(hù) 防火分區(qū)

          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,同時鋼材具有重量輕、材質(zhì)均勻、力學(xué)計算模型與實(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(jié)構(gòu)必須采取措施進(jìn)行保護(hù)。一是對鋼構(gòu)件進(jìn)行耐火保護(hù),使其在火災(zāi)時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??擅鎸Υ罂缍鹊妮p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自動噴水滅火與防火分區(qū)
            既然《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJl6-87)規(guī)定,設(shè)自動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)置自動噴水滅火裝置呢?
            首先,根據(jù)《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)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(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)的煙火不會流竄至另一側(cè),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(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0.7m。2)防火帶最好設(shè)在廠房內(nèi)的通道部位,以得火災(zāi)時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)計時對工藝布置限制大,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(chǎn)時,就好象它不存在,一旦有火災(zāi)需要防火分隔時,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,只需幾個滅火器就能解決問題,可此時若啟動水幕,會對生產(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)格控制水幕的啟動時機(jī),防止誤動,所以設(shè)計時采用人工手動啟動更合適。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)。火災(zāi)時可以使鋼梁、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:1)涂層對鋼基材起屏蔽作用,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,噴涂的厚度必須達(dá)到設(shè)計值,節(jié)點(diǎn)部位宜適當(dāng)加厚,當(dāng)遇有下列情況之一時,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;2)設(shè)計層厚度大于40mm時;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)計中不斷探索,以便找出更好的方案
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