摘要：随着当前我国的钢结构的应用愈来愈广泛，人们对钢结构的应用需求也进一步增加，大型钢结构仓库的应用优势是比较鲜明的，但是钢结构的不耐火的特点也比较突出。本文主要就大型钢结构仓库的防火性能化进行展开探究，期望能从理论层面的深化研究，为进一步了解钢结构防火性能起到一定积极作用。
关键词：大型钢结构；钢结构仓库；防火性能化
引言
我国钢结构防火保护设计主要是按照《建筑设计防火规范》的结构件耐火极限确定。而在实际中对于建筑结构件耐火的情况还存在着一些问题，防火保护钢结构在火灾当中由于超过规定耐火时间没有破坏，造成不安全或过于保守而浪费材料，还有是防火保护钢结构火灾中由于没有达到规范规定耐火时间造成的破坏，对此就要从理论层面对大型钢结构仓库防火性能化进行展开研究。
1.大型钢结构火灾危险性
1.1钢结构的特征体现
钢结构在当前各类型的建筑中应用比较广，主要是因为钢结构自身有着鲜明的特征，体现在钢结构重量轻上。钢结构比重相对比较大，由于机械性能好，能承受比较大荷载，重量小方便运输，所以应用比较广泛[1]。钢结构材质均匀的特征也较为显著，和力学计算假定相符合，内部组织较为均匀，接近各项同性体，一定应力幅度几乎完全弹性。所以在一些仓库的顶层以及穹顶等建筑部位应用有着其优势。另外，钢结构特征还体现在制造以及安装方面有着比较高机械化程度，安装施工相对比较便利，平面布局灵活，对于原材料也能循环利用，这些优势特点也是钢结构在当前的各建筑领域中能广泛应用的原因。
1.2钢结构火灾危险性
钢结构火灾危险性方面，受到火灾的因素影响，由于钢结构的不耐高温，所以对钢结构的特性就会产生影响。高结构在高温环境下的应力会出现相应变化，根据 GB700-88《碳素结构钢》和 GB1591-1994《低合金结构钢》的相关数据显示，全负荷下失去静态平衡稳定临街温度在540℃左右，同上是在300——400℃的时候钢结构的强度就会出现下降的情况，在温度达到500℃的时候强度会下降到40%——50%，其力学性能如抗压强度以及屈服点等也会受到高温的因素影响出现下降的情况。我国在上世纪九十年代的时候对于裸露的钢梁耐火极限实施了相应验证，确认I36b、I40b标准工字钢梁耐火极限在15分钟和16分钟，所以钢结构在遇到火灾的时候，当温度超过了钢结构的承受度，就会出现迅速坍塌的现象[2]。钢结构在高温因素下的应力应变以及折减系数，可分别通过下图1和图2观测。
2.大型钢结构仓库防火性能化
2.1钢结构防火
钢结构由于耐火性不高，所以做好防火的措施就显得比较重要，钢结构防火的设计主要是让构件实际耐火时间大于或者是等于规定耐火极限。钢结构在高温的情况下，强度以及刚度会大大降低，没有采用防火保护的钢结构就会在高温的情况下容易出现破坏的现象[3]。做好钢结构防火的工作能减少钢结构在火灾中受到损害，避免在火灾中局部倒塌使得灭火和人员疏散存在困难。防火保护主要是延长钢结构达到临界温度过程，避免在火灾中由于整体倒塌造成人员伤亡。
从钢结构防火的方法应用情况来看，有着诸多种类型方法，这就需要在具体的防火措施实施中，能结合实际的应用需要，进行采用相适应的防火措施。如采用截流的方法应用，截断以及阻滞火灾热流量向钢结构构件传输，让钢结构构件规定时间内温度不超过临界温度[4]。具体防火的措施应用就是从表面设置保护材料，这样在火灾发生后温度会首先传递保护材料，然后通过材料传给钢结构构件，而选择的防火材料导热系数相对比较小，热熔大，所以能有效减少热量向构件传输，最终起到保护作用。或者是通过喷涂的方法应用，也就是通过喷涂机的科学应用，把防火涂料喷在构件表面形成保护层的方式，主要是通过土层对钢基材起到屏蔽的作用，土层吸热部分物质分解放出水蒸气等不燃的气体，能够达到消耗热量以及降低温度的效果[5]。
除此之外，还有包封法以及水喷淋法以及疏导法等等。这就需要在具体的钢结构防火的实际需要基础上进行选择应用，从而提升防火的效果。
2.2大型钢结构仓库防火性能化
图3 大型钢结构内外结构图
大型钢结构仓库防火性能化需要结合具体的仓库情况而定，如上图3所示的大型钢结构内部和外部的结构图，是集中仓库，储存的物品火灾危险性是可燃固体，耐火设计等级是二级。为能够做好防火的工作，就要能够对仓库进行优化防火设计，设置结构喷淋以及货架喷淋的方式，整个建筑承重柱是钢筋混凝土[6]。仓木是通过储存区域以及发货区域和收费区域几个部分构成的，不同的区域面积不同，进行防火分区，防火分区一区主要的功能区就是储存区、库内发货办公区、工作间，防火分区二区主要的功能区是902 料箱区、自由堆放区、发运准备区、工作，防火分区三区主要功能区是自由堆放区、发运准备区、维修区、库内收货办公区，防火分区四区主要功能区是收货临存区、包装区、包装材料区。对于国家现行的建筑设计防火的规范，主要是按照《建筑设计防火规范》来对钢结构的耐火极限要求设计。
大型钢结构仓库防火性能化的保护工作实施中，要充分注重对钢结构仓库做好危险源的辨识工作，结合仓库当中可燃物堆放位置以及品质数量进行确定仓库火灾荷载密度以及火源功率。 62MW 为防火分区一的最大热释放速率，火灾荷载密度取2240MJ/m2时（808 货架区局部按 2503MJ/m2算）；同理估算得防火分区二、三的最大热释放速率为 35MW，火灾荷载密度取 1800MJ/m2；防火分区四最大热释放速率 50MW，包装材料间最大热释放速率取 1800MJ/m2，包装车间最大热释放速率取 720MJ/m2。而对于钢网架下的火焰高度进行计算，主要是被动措施进行防火保护，仓库支柱从防火角度进行考虑主要是运用钢筋混凝土柱，这一方面不再分析范围。钢结构耐火极限温度在材质以及结构等因素影响下也会存在着一定的影响，考虑一个受载钢结构，温度达到539℃的时候构件都需要保持其承载能力，按照539热羽流达到6.51米高度进行计算，火源功率在21.3MW，不需要保护最小火源功率21.3MW[7]。在实际的研究中发现，火源在房间的中央位置的时候，羽流竖直运动呈现轴对称。
3.结语
综上，大型钢结构仓库的防火性能的研究中，主要是从理论的角度进行展开分析，从不同的角度进行了相应简单的说明。由于受到本文篇幅的限制无法进一步深化开展，期望能通过上文的相应理论研究，为实际大型钢结构仓库防火性能化的理论进一步的丰富起到一定促进作用。
参考文献
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[6]梁红林,赵华伟,时虎.大型钢结构仓库的防火性能化分析探讨[J].消防技术与产品信息,2018(01):17-20.
[7]时虎,屈励,胡源.某大型仓库钢结构防火的性能化分析[J].消防科学与技术,2017(04):337-340.
论文作者:陈晓晖1,唐铭周2
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年12期
论文发表时间:2019/10/9
标签：钢结构论文; 仓库论文; 火灾论文; 耐火论文; 性能论文; 温度论文; 分区论文; 《建筑学研究前沿》2019年12期论文;