摘要：钢结构是现代工业建的主要结构形式，强度高，承载力大，能够实现大跨度无柱设计，提供更大的建筑内部空间，在工业建筑中的应用有很大优势，结构安全性高，使用寿命长，模块化程度高，施工速度快，成本低，但是钢结构容易生锈腐蚀，高温下强度会明显下降，威胁工业钢结构厂房的安全，研究工业钢结构厂房防腐防火对策，对提高厂房安全性有着重要意义。本文主要研究工业钢结构厂房防腐防火对策，分析了腐蚀和火灾对钢结构的危害，并在此基础上对工业钢结构厂房防腐防火对策进行了探讨。
关键词：工业钢结构厂房；防腐；防火
1腐蚀与火灾
1.1腐蚀
（1）腐蚀的危害
工业钢结构厂房对于工业生产提供稳定的室内空间，很多工业生产过程都涉及到各种各样的腐蚀性材料如酸、碱，出现泄露、挥发，将有可能会导致严重的钢结构腐蚀，导致钢结构破坏，承载力下降，甚至导致厂房坍塌；
（2）防腐性能影响因素
工业钢结构厂房防腐工作主要通过在钢结构表面涂刷防护材料来形成防腐保护层，材料和钢结构表面之间的粘接性是防腐处理效果的主要影响因素。涂料和钢结构表面之间粘接性受到多重因素影响，涂刷漏洞可能导致涂膜脱落，钢结构表面的微小缝隙、涂刷漏洞难以避免，在使用过程中接触潮湿空气、腐蚀性化学物质，吸附在钢材表面，在温度、湿度的影响下，最终可能导致涂层失效，起泡、破碎，瓦解，导致钢结构锈蚀。潮湿空气能够直接吸附在油基漆膜表面并逐渐向内部渗透，因此潮湿地区需要格外注意钢结构的防腐处理，做好除锈和防潮工作，避免干湿交替加快涂膜老化，导致防腐体系失效。
1.2火灾的危害
部分工业生产过程还有可能产生热量或者需要高温条件，或者出现火灾时，钢结构材料相变，晶粒尺寸增大，脆性增加，威胁结构安全性，影响使用寿命。
火灾不仅仅威胁厂房内设备、材料和人员安全，同时也会对钢结构的强度和承载力造成影响，随着温度上升，钢结构强度会迅速下降，有可能导致厂房倒塌，造成重大人员伤亡。钢结构是不燃材料，但是耐火性不强，相关研究显示，温度上升到500℃，钢结构强度将下降到常温的1/2，工业钢结构厂房内火灾持续15min温度就可能上升到500℃，短时间内就会导致钢结构丧失强度和承载力而坍塌。钢结构随着温度上升，其性能会出现一系列变化，除了强度下降，塑性将逐渐增强，钢结构热传导能力很强，局部火灾可能会导致钢结构框架整体强度下降和变形，扩大影响范围。
钢结构框架厂房火灾的人员疏散与营救难度更大，因为钢结构体在火灾中有较大的坍塌的风险，增加了扑救、人员疏散的压力。研究资料显示，13cm厚四边剪支钢筋混凝土楼板耐火极限2.0h，无保护现浇一体楼板耐火极限1.4h，无保护钢架结构耐火极限只有15min，在坍塌之前来不及控制火情，人员疏散工作也比较紧迫。整体破坏性大是钢结构厂房火灾的另一个显著特点，工业钢结构厂房以门式结构和钢桁架结构最为常见，金属屋面，工厂厂房可能是多个钢桁架体系串联结构，类似多米诺骨牌，当其中一间厂房起火，钢结构强度下降而变形坍塌时，可能会产生连锁效应，导致厂区所有厂房坍塌、变形和结构破坏。金属屋面结构的整体性更强，施工方便，但是一旦坍塌，也给厂房内人员、设备带来了更大的安全威胁。
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2工业钢结构厂房防火防腐策略
2.1防腐
2.1.1喷涂防腐涂料
新型安全环保型防腐涂料以水溶性涂料为主，这一类无机防腐涂料挥发物不含铅、锌、镉等物质，涂料无闪点，安全性更高，更加绿色环保，符合环境保护、职业安全需求，耐腐蚀性能比较强，是一种有潜力的可持续功能涂料。不同的抗腐蚀等级，不同的腐蚀形式、不同的使用年限对防护层耐腐蚀性能、结构耐久性以及物理力学性能的需求也有所差别，需要综合考虑施工、维护、可操作性、材料供应等问题，制定合理的防腐方案。钢结构表面防护使用年限10～15年，防腐涂层厚度至少240μm，底涂料、中间涂料、面料都应该具有足够粘接力，底涂料和钢结构表层之间粘接力≥5MPa，使用拉开法进行附着力测试。
2.1.2喷涂专用型防腐涂料
不同的材料对钢结构的腐蚀作用也有所不同，常规钢结构防腐单纯根据钢结构面临腐蚀的酸碱性情况选择对应涂料，这种做法是不够的，实际防腐效果一般，为了更充分的发挥防腐作用，需要根据腐蚀物实际情况和钢结构所处环境条件，设计针对性的防腐蚀方案，优化设计。例如化工厂房管管道钢结构，长时间受到化学烟气腐蚀，生产过程中溢出化学液体也会威胁钢结构主体安全性，可以选择烟气防腐涂料进行气态防腐。而炼钢、石油化工等高温、腐蚀性环境下钢结构则应该喷涂耐高温防腐涂料，该涂料基料、填料都是耐热不燃无机物，而且基料中的活性基团、填料活性成分能够和钢铁表面紧密结合形成密集的三维结构，涂层和钢结构表面粘接更加紧密，发挥电化学保护、物理屏蔽作用，形成性能优异的耐热防腐层。
2.2防火
2.2.1喷涂防火涂料
钢结构喷涂防火涂料能够显著提高材料的耐火极限，提高钢结构高温下的承载力，确保结构在高温下仍然能够保持较高的强度和稳定性。国内常见钢结构防火涂料主要有厚层和薄层两种，薄涂层厚度一般不足7mm，发生火灾时吸收热量，能够膨胀发泡，从而有效隔绝热量向钢结构传递，减少钢结构温度上升。薄涂层防火涂料涂层厚度小，重量轻，还具有一定的装饰性作用，尤其是在复杂精细钢结构喷涂中的应用，在灵活性方面优势显著。厚涂型防火涂料一般厚度在8～50mm，和薄层防火涂料不同，厚层防火涂料不会膨胀发泡，但是涂层厚度大，导热性差，自身就是良好的防火层，降低了钢结构温度上升速度，为疏散和扑灭火情赢得时间。
2.2.2外包防火漆/水套
发泡防火漆也是一种常见防火涂料，是发泡剂、成膜剂、阻燃剂的混合体，和常规油漆不同，钢结构涂外包防火漆之后，会形成致密的不易燃漆膜，发生火灾之后，漆膜能够保护油漆层可燃物，从而有效防火。钢结构厂房施工中在钢结构上喷涂外包防火漆，能够有效阻止火势发展，保护钢结构。如果厂房结构中有空心钢，还可以向其中注水，水的比热容很大，发生火灾时水会吸收较多的热量，降低钢管温度，水还会在空管中形成循环，重复使用，或者重新使用凉水替代，能够有效保护钢结构。
2.2.3钢结构外包防火层/防火分区
钢结构厂房建筑一般都对钢结构进行了外包防火层处理，在钢结构表面覆盖保护层，例如现浇混凝土和表面喷涂，其中现浇混凝土在钢结构外包裹混凝土，这种情况下可以在混凝土表面是用钢丝网、钢筋进行进一步加强，在提高外包结构强度的同时，避免混凝土裂缝进一步扩大，从而获得更好的保护效果。使用喷涂法，则在钢结构外喷涂石灰水、石膏砂，这种防火措施可以在材料中添加珍珠岩、石棉，增加结构强度。除此之外，还有一种比较经济的防火措施，将钢结构直接置于墙体或者顶棚内部，耐火材料腔体与顶棚能够有效保护钢构，或者将钢构置于墙体间夹层，施工方便，价格便宜，防火性能优良。也有一些钢结构厂房中设置了防火墙，借助防火墙将厂区内不同区域之间相互隔离开来，从而有效控制火势蔓延。但是这种方法会影响工业生产车间制造工艺的连续性，因此更多的厂家选择防火门、防火卷帘来划分防火区，同时安装自动喷水灭火器，防火效果比较好。
3结语
腐蚀和高温软化是钢结构面临的主要问题，做好防腐和防火工作，对保证厂房钢结构稳定性，保护厂房内设备和人员安全至关重要。
参考文献：
[1]费智，张延彬，徐灵通等.混凝土柱实腹钢梁轻钢屋盖结构设计综述[J].建筑钢结构进展，2013.
[2]何俊廷，李院高.蒸压粉煤灰加气混凝土板生产常见问题及其解决方法[J].粉煤灰，2015.
论文作者:谢拥军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/10/10
标签：钢结构论文; 结构论文; 工业论文; 火灾论文; 强度论文; 表面论文; 钢结构厂房论文; 《基层建设》2017年第15期论文;