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建筑钢结构防火与性能化的设计分析 遵义市公安消防支队 摘要：随着社会经济的快速发展，城市人口的持续增多，土地资源也在随着人口 的增加而变得紧张，因此在城市的建筑当中逐步向高空发展的趋势，出现了很多 高层建筑。在高层建筑当中，钢结构是被应用相当广泛的，在很多城市的标志性 建筑当中都运用到了钢结构，比如埃菲尔铁塔、美国世贸大楼、纽约帝国大厦以 及上海的金茂大厦等。但是钢结构有一个弱点就是耐火性能相对较差，因此，需 要对建筑钢结构进行防火与性能优化的设计。木文首先对建筑钢结构的对防火工 作带来的挑战进行了论述；而后对钢结构建筑实行性能化防火设计的必要性进行 了分析；其次，对性能化消防设计的原理和方法进行了阐释；再次，对钢结构的 耐火设计进行了分析；最后对钢结构的防火涂料在工程当中的应用进行了分析。 关键词：建筑钢结构；性能优化；防火设计 随着我国的建筑技术的不断提高和发展，在钢建筑结构当中的设计内容 被逐渐完善，新的设计理念和设计形式已经被广泛应用到钢建筑结构的方方面面 当中。钢建筑结构的空间是相对较大的，并且钢建筑结构的功能也变得日益增多, 使得钢建筑整体具有相当明显的特点。在现代钢建筑结构当中，火灾特点也是区 别于传统建筑的，因此，如何对钢建筑结构的防火性能进行优化设计已经成为了 现代设计师关注的焦点。 一、钢建筑结构对防火消防工作的挑战 钢建筑结构在现代建筑的设计当中备受关注，钢建筑结构的木身具有使 用功能健全、建筑材料简易、结构形式多样、空间大小多样化以及配套设施完善 等各方面的优点，同时，也在消防火灾方面带来了极其不利的影响，钢结构的防 火消防安全问题是不容回避的。 1、钢结构在火灾下的性能 钢结构木身是不耐高温的，在一定的时间限制之下，钢结构的耐火极限 为0.25小吋，也就是在钢结构本身的温度达到临界温度的吋候，钢架结构本身 的支撑强度就会在很大程度上有所降低，伴随着钢结构的温度增高，钢结构本身 的机械性能也会随之下降，比如屈服点、弹性模量、抗压强度以及荷载能力等方 面，从而导致钢架结构失去整体的平衡稳定性。与此同吋，钢架结构是由单一的 材料组成的，其中的导热系数是相对较大的，是混凝土结构的40倍，加上高温 的作用，热量会迅速的传导内部，并II逐步升温，因此钢架结构的强度和弹性模 量与温度之间就形成了反比的关系，随着温度的升高而降低。 2、 火灾蔓延迅速 在钢结构的建筑整体当中，具冇跨度大和空间大的特点，并且在很多的 钢结构当中是没有明显的防火隔离措施的，门窗相对较多，内部的空气流通也很 顺畅，因此一旦起火，对于火灾的荷载量是相当大，伴随而来的是热辐射的增强、 烟雾的增多等现象。与此同吋，在产生的强大的热气流的影响下，火灾蔓延的速 度会非常快，并且向垂直方向和水平方向进行迅速蔓延，从而造成大面积的火灾。 3、 整体连接性较强，容易造成变形倒塌 钢结构是一种承重构件，因此在火灾的状态下，在遇到高温的吋候就会 产生膨胀的现象，强度也会随之降低，预冷则会发生急剧收缩的现象。在此种情 况下，钢结构本身的脆弱性就会在很大程度上增强，在支撑力方面逐渐遭到破坏。 钢结构本身的整体连接性也是相对较强的，如果在局部发生破坏的时候，就会导 致钢结构的整体出现坍塌和毁火的现象。 二、钢结构建筑实行性能化防火设计的必要性 1、钢结构防火设汁方法的缺陷 在现阶段国内外的钢结构建筑物当中，对于耐火部分的设计采用的方式 都是根据建筑物的等级来对建筑物的耐火等级进行相关确定的，之后根据相关的 耐火等级对结构构件的耐火极限进行相关设计。结构的设计者需要根据确定的极 限状态，来对结构在火灾下的耐火吋间进行精确计算。在钢结构的耐火性能方面， 结构本身的耐火吋间是在ISO834升温曲线的基础上进行确定的，在真实火灾的 现场，火灾和火灾本身的荷载密度、通风条件以及建筑形式等各方面的外界因素 是有很大的关系的，曲线并不能对火灾的真实情况进行准确的反映。在传统的钢 结构当中，耐火方面的设计属于一种格式化的设计方式，因此在特定的情况和环 境之下，就要对结构的抗火设计进行明确的规定，使得设计人员陷入了被动的局 面当中。与此同时，结构的耐火极限是要在发生真实火灾的情况下对结构的危险 性、建筑的重要性和结构构件的重要性进行充分考虑的，对于人员安全逃生以及 结构性能方面，是没有进行充分考虑的。 2、实行性能化规范的防火设计优势 对钢结构的建筑在性能化设计方面，最主要的要求是“更好、更安全以 及更经济”，因此，在对钢结构的建筑性能化的设计方面是降低复杂的，建筑成 本也相对较高。在设计方案上，需要对建筑本身的规范进行严格的要求。随着性 能化设计方案的引进，己经逐渐放宽了对设计方案的要求，因此，就在很大程度 上降低了成本，增强了建筑方案的自由度，并且在很大程度上从设计方案当中能