浅谈钢结构厂房防腐防火设计

浅谈钢结构厂房防腐防火设计

张志强,孙雷,李佳琦,穆春序,房进

中建八局第四建设有限公司 山东省青岛市 266000

摘要：随着国家经济的不断发展，钢铁冶炼技术的整体水平也呈明显上升趋势，这为建筑行业的现代化发展提供了必要的技术及资源保障。本文简单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：钢结构；施工工艺；防腐防火

在经济技术发展进程中，钢结构厂房由于具备多样化的应用优势，在厂房结构选择中的占比率逐渐上升，虽然钢结构厂房的承载能力强、抗震性能优良，但是钢材作为建筑材料中的一种，其防火及防腐性能的优化却十分必要，这是因为其本身防火性能较弱，极易被腐蚀，一旦忽视这两个指标，就会导致钢结构厂房设计存在漏洞，在问题发生时还会伴随出现经济损失，因此，这就需要在明确钢结构厂房设计要点的基础上，对防火及防腐设计进行持续优化，促使建筑整体性能达到最佳标准。

1、腐蚀与火灾
1.1 腐蚀
  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。
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。

2、钢结构防腐蚀与防火设计的基本要点
钢材作为当前建筑工程领域中最为重要的材料类型，其防腐防火性能的要求相对更高，

需要采取更为有效的保护体系以维持其使用寿命与安全性。

2.1 钢结构防腐蚀设计要点

钢结构防腐设计的要点主要包括以下内容：

（1）首先应对建筑结构与整体布局进行有效协调，对化工生产区域的各项防腐影响要素进行准确的分析，在布置规划过程汇总对这部分腐蚀介质存在区域进行有效的规避。

（2）钢结构材料选择应重点考虑去耐腐蚀性能水平，优选低合金钢材，常用的含铜钢材的耐腐蚀性能要比Q235钢提高50%-70%。

（3）钢结构体表面积应控制在较小水平范围内，以降低结构与外界环境的接触面积，限制腐蚀作用的发生区域。

（4）结构体系应尽可能简单，避免过多的节点与连接件位置存在附着物或水分造成的电化学腐蚀作用。

（5）防腐施工操作环节应严格按照规范进行，对钢材料构件进行有效的清理，刷涂防锈涂层，保证焊接过程的有效性，避免夹渣问题导致的腐蚀作用，焊接过程保证防腐漆膜的完整性，出现损坏时应进行修补。
2.2 钢结构防火设计要点
  钢结构在外界火灾高温作用条件下，会形成热熔现象，需要采用相应的隔热材料对环境热传导进行限制，常见的防火形式为耐火砖或其他耐火材料隔热体系。钢结构防火设计主要包括以下几点内容：

（1）外包层法设计要点。对钢结构进行外包层防火设计时，可选择防火板作为主要防火构筑物，也可以通过结构现浇成型或喷涂材料的形式进行防火外包。

（2）防火涂料法设计要点。通过在钢结构构件外部涂刷防火涂料的形式也能获得理想的防火效果，在设计过程中需要重点考虑涂料的防火性能参数与设计标准的匹配性，平衡协调涂层厚度与钢结构体系的重量关系。

（3）水冷却法设计要点。通过在钢结构构件内部空间预注水并实现其内循环是提升体系防火性能作为直接的方法，设计环节中需要考虑低温条件下的液体冻胀作用，应合理选择防冻剂。

（4）屏蔽法设计要点。屏蔽防火法的应用较为悠久，通过耐火材料做成墙体以隔绝火灾对于钢结构的热熔影响，在设计环节需要滴防火材料性能、厚度、重量等参数进行合理设计，以维持防火性能水平。

3、钢结构厂房中防火设计的优化

3.1 明确钢结构厂房的耐火等级
   首先，应当对钢结构厂房的火灾危险性类别进行全面了解，而后通过衡量厂房综合性能，并将各类指标与之对比，确定厂房的耐火等级。从当前形势来看，我国在《建筑设计防火规范》中将厂房生产火灾危险性类别分别为：甲、乙、丙、丁、戊及五类，钢结构厂房所属的防火等级是几类，就应当涂刷与之匹配的防火涂料。
3.2 根据设计内容对防火保护措施进行科学选择
   任何防火措施的选择都不能脱离主体设计，在钢结构厂房防火中更是如此，防火设计与防火措施是相辅相成的，二者缺一不可，相对的以设计为基准对防火保护措施进行选择时也应当将钢结构的耐火极限有效提升，促使其达到既定标准，进而对钢结构形成较强的保护作用，避免出现钢结构因火变形问题。从当前形势来看，钢构件防火措施中涂刷防火涂料的应用频率较高，通过涂刷保护层，能够起到较强的隔热及耐火作用，促使钢构件的耐火指标相对提升。

3.3 精确划分建筑物防火分区
   根据建筑物结构及面积特点做好防火分区能够相对提高防火的有效性及精准度，在科学控制防火分区区域范畴的基础上，能够实现钢结构厂房的防火控制目标。在实际设计环节，各个防火分区都应当按照既定要求设计数量充足的安全出口，同时还应当对疏散距离进行科学布置。
4、防腐设计在钢结构工业厂房中的应用
  钢结构厂房在现代工业厂房中的占比率逐渐上升，与钢筋混凝土厂房相对比，其应用优势更为显著，不仅自体重量小，更具有较强的抗震能力，稳定性极强。从当前形势来看，钢结构厂房的类型更为多样，无论是门式刚架结构的轻型钢结构厂房还是像炼钢车间，都涵盖其中，为了满足多样化的厂房需求，大型冶炼车间的利用率也逐渐增加。虽然钢结构厂房的优点众多，但是作为一种建筑材料，它的缺点也是不容忽视的，而钢结构厂房由于受到结构部件属性的直接影响，极易在所处环境中出化学变化，进而导致结构材料的性能及材质向着不良趋势转变，在钢结构的稳定性遭到破坏时，应用价值就会被直接弱化进而出现钢结构的腐蚀问题，这不仅会导致构件截面出现非常规缩小问题，更会破坏构件表面的整体性，而局部表面也会锈迹斑斑，更会严重的还会出现锈坑，一旦被腐蚀位置受到构件应力影响，就会导致结构破损。因此在设计阶段，应当根据既定要求，对涂抹厚度及次数进行重点把控，通常情况下，钢结构厂房需要分别涂刷两道底漆、两道面漆。如果钢构件处于露天环境下，就更应当对漆膜厚度及标准进行了解，促使实践操作与预期目标高度符合，进而从根本上提高涂层的抗腐蚀能力。

5、结语
  综上所述，工业厂房的优化设计对于工业的现代化发展来说具有重要意义，基于钢结构本身具有的应用优势，未来的工业厂房应当是以钢结构厂房为主导，但是由于钢构件本身耐火指标较弱，并且极易被腐蚀，就需要将防火及防腐设计纳入重点范畴，在提高重视度的基础上，将可行性的防火及防腐措施落实到位，推动设计工作不断向前发展，随着防火及防腐涂料的发展，钢结构厂房的应用范围将更为广泛。

参考文献：

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[2]李威.浅析工业钢结构厂房的防腐防火对策[J].全面腐蚀控制,2017,31(04):27-28+82.

[3]赵志峰.浅析工业钢结构厂房的防腐防火对策[J].中国新技术新产品,2013(06):196.