浅议高层建筑钢结构性能化防火设计特点和方法

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1、浅议高层建筑钢结构性能化防火设计特点和方法　　摘要：文章主要探讨了性能化设计思想在高层建筑钢结构防火设计中的应用，包括性能化防火设计的原理、特点及具体的方法要点。关键词：高层建筑；钢结构性能化；防火设计特点；方法中图分类号：TU97文献标识码：A引言随着我国城市化进程的加快，大量建筑尤其是高层建筑快速增多，建筑防火安全问题也日益突出。如何提高大型建筑结构的防火安全能力是摆在建筑结构设计人员面前亟待解决的问题。1.高层建筑钢结构构件性能化防火设计的特点对于一些建筑功能多、空间大、防火分区难满足要求的高层建筑，对其钢结构构件进行性能化防火设计，相比于常规防火设计方

2、法，有以下几个方面的特点。1.1根据建筑物的各种不同空间条件、功能和其他方面的要求，结合防火目标，自由地选择各种防火措施并将它们有机地结合起来，形成高层建筑的总体防火设计方案。71.2过对建筑物的火灾危险性和危害性进行分析和评估，有利于得到经济合理的防火设计方案，切实保障建筑的防火安全。1.3在保证建筑物需要满足的防火安全水平的基础上，更加经济合理地配置各个防火子系统。1.4充分考虑各防火子系统在整个设计方案中的作用，并对其相互作用进行综合的分析，避免了将各个子系统单纯地叠加。在高层建筑中钢结构越来越多地被采用，在防火设计方面，性能化设计方法因其科学性、安全性

3、和经济性而越来越被认同。下面简要结合实例来介绍高层建筑钢结构性能化防火的方法。2.保证建筑主体结构有足够的耐火稳定性2.1耐火等级和材料选择。中国按建筑常用结构类型的耐火能力划分为四个耐火等级(高层建筑必须为一或二级)。建筑的耐火能力取决于构件的耐火极限和燃烧性能,在不同耐火等级中对二者分别作了规定。构件的耐火极限主要是指构件从受火的作用起,到被破坏(如失去支承能力等)为止的这段时间(按小时计)。构件的材料依燃烧性能的不同有燃烧体(如木材等)、难燃烧体(如沥青混凝土、刨花板)和非燃烧体(如砖、石、金属等)之分。72.2建筑物应根据其耐火等级来选定构件材料和构造

4、方式。如一级耐火等级的承重墙、柱须为耐火极限3小时的非燃烧体(如用砖或混凝土作成180毫米厚的墙或300×300毫米的柱),梁须为耐火极限2小时的非燃烧体,其钢筋保护层须厚30毫米以上。设计时须保证主体结构的耐火稳定性,以赢得足够的疏散时间,并使建筑物在火灾过后易于修复。隔墙和吊顶等应具有必要的耐火性能,内部装修和家具陈设应力求使用不燃或难燃材料,如采用经过防火处理的吊顶材料和地毯、窗帘等,以减少火灾发生和控制火势蔓延。现代建筑的发展趋势的特点：外观体量的庞大化、摩天化，显示了现代建筑的雄伟和神奇，各类功能场所在一起，共同组成一个建筑群，甚至一个超大规模的建筑

5、物，建筑高度不断增高，这给消防灭火的登高作业、内攻侦察、火场供水等都带来了不少困难。结构外壳的轻灵化、通透化，创新了现代建筑的风格与形象；新颖的钢结构使建筑的跨度增大，荷载减少；玻璃或金属的幕墙的运用使建筑外形日趋明快。但这些却都造成建筑的耐火等级的降低，建筑构件的耐火极限的缩短，也造成竖向防火分隔难以实施。内部环境的互融化，智能化，丰富了现代建筑的情趣和内涵，花园式室内庭院；集中控制的楼宇设施，将整个建筑融为一体，相映生辉，产生充满韵味的空间组合，给人以舒适和贯通的感觉。但是传统的建筑防火分区的措施难以落实，火灾的排烟更加困难。3.提高耐火极限的措施7为了保

6、证建筑的安全使用，在设计防火设施时，必须要尽可能的提高结构构件耐火极限。主要的方法可以分为两大类：设计构造和防护层。3.1在建筑结构耐火设计时，适当增加构件的截面尺寸，是提高构件耐火极限的有效方法。而，在处理混凝土构件时，合理的增加保护层厚度，也是一种非常简便、有效的措施。因为钢筋的强度变化，是决定混凝土构件的耐火性能的标准。基本原理是：通过增加保护层厚度，能够有效的延缓热量向内部钢筋的传递速度，这样可以很好的防止钢筋强度下降的速度，这样就教好的提高了构件的耐火能力。有效的改善结构的细部构造，也可以很好的提高耐火性能。如增加构件的约束可以减少挠曲；加强易受高温

7、影响的部位，或者尽量避免；增加钢筋的锚固长度和改变锚固方式，比如将直线锚固改为吊钩、弯钩或机械锚固；处理好构件之间的接缝，避免穿透性缝隙。通常情况下，构件的防护层有三类：耐火保护层、耐火吊顶和防火涂料。实践表明，钢构件的耐火性能很低，如果不加其他保护措施，钢构件的耐火极限一般仅为0.25h，这无疑是不能满足防火设计要求的，所以钢结构往往需要做防护层。3.2使用防火涂料，可以利用其在火焰高温作用下能迅速膨胀发泡，形成较为结实和致密的海绵状7隔热泡沫层或空心泡沫层的特点，将火焰与基材相隔离，可以有效的阻止火焰在基材上的传播和蔓延，进而可以阻止火灾的扩大。从种类上看

8、，防火涂料的种类多种多样，从涂层厚度的