钢结构的防火研究.docx

文档介绍：钢结构的防火研究 文/赵庆凯
2005 年 4 月 6 日包钢炼铁厂 256 血 2 烧结车间皮带起火，将长度达 200m 左右的钢结构皮 带通
廊及配套设施等烧毁，造成停产，这说明包钢在钢结构防火方面存在一定的薄弱环节。 为此，笔者进
行了钢结构防火方面的一些研究， 并撰下文，以期对包钢钢结构防火工作有所
促进。
从设计上考虑钢结构的防火
火灾对钢结构的危害
钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为 600 C 时，钢材的屈服强度将降至室温下强
度的一半，温度达到 600 C 时，钢材基本丧失全部强度和刚度。因此，当建筑采用无防火保 护措施
的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。例如， 1993 年我国福建泉州一
座钢结构冷库发生火灾，造成 3600 怦的库房倒塌 ； 1996 年江苏省昆山市的一轻钢结构厂房发 生火
灾， 4320 怦的厂房烧塌 ， 1998 年北京某家具城发生火灾， 造成该建筑 （ 钢结构 ） 整体倒塌。
结构耐火极限
长期以来，建筑防火被认为是建筑师设计时需考虑的问题， 结构工程师设计时考虑结构
防火 （ 对结构更适合称抗火 ） 问题的不多。确实，建筑的防火分隔、避难层的设置、安全疏散 出口的
布置等为建筑防火设计问题， 目的在于减轻火灾损失， 减少人员伤亡。然而，作为防
火分隔的防火墙靠结构支承，如果火灾中支承结构破坏，防火墙也起不了防火分隔作用 ； 还
有避难层下的结构达不到耐火时间要求而破坏，造成的伤亡将更为严重 ； 此外，建筑结构构
件 （如梁、楼板、楼梯等 ） 在火灾中如果破坏， 会影响人员的疏散和 消防人员进人建筑内灭火。 因
此各国建筑防火设计规范都有建筑结构构件耐火时间 （ 或耐火极限 ） 的规定。
钢结构抗火设计
钢结构抗火设计的目标就是使结构构件的实际耐火时间大于或等于规定的耐火极限。 钢
虽为非燃烧材料，但不耐火，在火灾高温下， 结构钢的强度和刚度都将迅速降低， 而火灾升 温迅
速，故无防火保护的钢构件在火灾中很容易破坏。因此钢结构抗火设计的一般要求是
如何定量地确定防火保护措施，使得钢结构构件的耐火时间大于或等于规定的耐火极限。
传统的钢结构抗火设计方法
传统上，建筑结构构件的耐火时间由试验确定。 进行建筑防火设计时，涉及到结构构件，
只要对比由试验得出的耐火时间是否满足规定的耐火极限即可。
实际上，将构件从结构中孤立出来， 施加一定的荷载，然后按一定的升温曲线加温，来
测定构件耐火时间的方法， 存在很多问题。首先，构件在结构中的受力， 很难通过试验模拟，
实际构件受力各不相同，试验难以概全，而受力的大小对构件耐火时间的影响较大 ； 其
次，
构件受火在结构中会产生温度应力， 而这一影响在构件试验中也难以准确反映。 正是注意到
试验的上述缺陷，结构抗火设计方法已开始从基于试验的传统方法， 转为基于计算的现代方
法。
实际火灾升温与试验中的标准火灾升温不一致， 另外由试验确定的构件耐火时间不能完
全代表构件在真实结构中的耐火时间， 从而造成不安全或过于保守使材料浪费的后果。 因此
通过计算进行钢结构的抗火设计，其意义是显著的。
基于计算的现代钢结构抗火设计方法
基于计算的钢结构抗火设计方法可以免除传统的基于试验的钢结构