建材发展导向 浅谈钢结构的防火性及防护措施 武心智 （山东科技大学 土木工程与建筑学院，山东 青岛２６６５９０） 摘要：建筑钢结构在建筑行业被广泛使用，是建筑行业的“宠儿”。相比于传统的混凝土材料和砌体结构，它具有很多优点。比如性能稳 定、质量轻强度高等。但它也具有导热性强，防火性能差等缺点，所以当钢结构建筑没有采取任何防火保护时，一旦发生火灾，结构很容易 遭到破坏。近年来，因其防火性能差而引发的灾害层出不穷，造成了十分严重的质量事故和经济损失。如何通过使用钢的防火性以确保安全 和降低经济损失，日趋成为一个重要的领域。基于此，该文通过了对钢结构的防火性进行简单分析，进而得出了有效的措施加以防治。 关键词：钢结构；损失；防火性；措施 建筑钢结构在建筑行业被广泛使用，是建筑行业的“宠儿”。 相比于传统的混凝土材料和砌体结构，它具有很多优点，比如性能 稳定、质量轻强度高、抗震性能好、占有面积小，使用面积大，并 且在使用过程中易于改造，变动比较容易、灵活。同时它的基础造 价低，节能还具有可回收性，因此属于一种绿色建筑材料等等。但 其导热性强，防火性能差，其弹性模量和强度随温度的升高而下降 迅速，承载能力也随之下降。所以当钢结构建筑没有采取任何防火 保护时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏，甚至结构整体倒塌。 近年来，由于防火性能较差而引发的灾害层出不穷，造成了十分严 重的质量事故和经济损失。如何通过使用钢的防火性以确保安全和 降低经济损失，日趋成为一个重要的领域。基于此，文章通过对钢 结构的防火性进行简单分析，进而得出有效的措施加以防治。 １ 建筑钢结构的防火性能 钢的耐火性能较差，高温下易于变形，受热后强度下降很快， 如钢材在２Ｏ ０ｃ时强度为４５０Ｍｐａ，在到５００￣Ｃ左右，其强度下降到 ４０％一５０％，而到６１４。Ｃ时，钢材强度就只有７０Ｍｐａ，几乎失去承 载能力。《建筑设计防火规范对耐火等级做出了一些规定，根据组 成建筑物的构件的燃烧性能和构件最低的耐火极限，将建筑物的耐 火等级分为四级。未经防火保护的钢结构建筑物的耐火等级仅为四 级，不能满足火灾情况下对建筑防火要求。一般火场温度最高可达 到１０００。Ｃ。在这样的高温下，裸露的钢结构会很快出现塑性变形， 产生局部破坏，造成钢结构建筑整体倒塌。 ２钢结构防火保护的意义 钢结构的耐火时间极限大于或等于规定的耐火时间极限，并使 火灾时产生的温度的最大值不超过钢材的临界温度，从而可以延长建 筑被破坏的时间，以减少火灾后钢结构的修复费用，缩短灾后钢结构 功能的阪复周期，使得因火灾弓ｌ起的经济损失降到最低，并利于疏导 被困人员和物资抢救，也使得因火灾引起的人员伤亡程度降到最低。 ３国内外钢结构防火现状的研究现状 随着经济的快速发展带来了制造业的空前繁荣，无论是大跨 度的厂房、桥梁、体育馆等大体积量建筑还是门窗、汽车等小体积 量工具，钢结构已经被广泛应用。因此钢结构必然会根据自身固有 的特点和社会的需要逐步推广 ３．１ 国外钢结构防火研究现状。国外钢结构的防火研究大体 可分为四个时期。第一时期：１９２８年Ｎｇｂｅｒｇ将火荷载的概念引入 到结构防火中，使结构防火定量化。第二时期：１９５８年Ｋａｗａｇｏｅ 在火灾试验中发现室内火灾发展与通风条件有很大的关联，他还建 立了室内热量守恒方程，据此提出了燃烧速度与通风系数之间成 正比的概念，Ｋａｗａｇｏｅ的研究成果对后来钢结构抗火设计有很深远 的影响，也为后来的计算机模拟奠定了基础。第三时期：１９６４年。 Ｂｅｅｎ和１９７０年Ｍａｇｎｕｓｓｏｎ在上述模型的基础上，提出了多角型燃 烧速度模型，发展并补充了隔间内质量平衡方程。第四时期：１９８３ 年Ｈａｒｍａｔｈｙ将构件和隔间内的总热能作为衡量火灾是否严重性的 指标。将火灾看成是一种释放到结构上的能量正是源于这种思想。 在材料的抗火性能方面，在火灾条件下钢结构的力学性能表现及钢 结构的响应的研究国外起步较早。 ３．２国内钢结构防火研究现状。我国是自２０世纪９０年代才 开始进行钢结构抗火研究的，国家对于钢结构的发展给予了一定的 ２０１７年第０２期 支持，鼓励发展钢结构建筑，虽然钢结构抗火方面研究的较晚，也 已研究出了许多有效而具体的防火措施，比如对防火涂料的创新上 已有了重大突破。 ４加强建筑钢结构的防火对策 ４．１需要考虑的因素。（１）安全性能，对人体是否有危害；（２） 自身稳定性和防火性；（３）施工技术的难易程度和效益的经济性； （４）钢结构自身材料特性及所处部位等等。 ４．２截流法。截流法的原理是采取一些有效的措施截断或滞 阻火灾产生的热流量向构件的传输，从而使构件在规定的时间内温 升不超过其临界温度。其做法是构件表面设置一层具有特殊性能的 保护材料，当火灾产生时，它产生的高温首先传给这些保护材料， 再由保护材料传给构件。由于所选材料的导热系数较小，而热容又 较大，所以能很好地阻滞热流向构件的传输，从而起到保护作用。 通常情况下，我们可以将截流法细分为以下四种方法。喷涂法、包 封法、屏蔽法和水喷淋法。 ４＿３疏导法。疏导法目前主要是充水冷却保护这一种方法， 与截流法不同，疏导法允许热量传到构件上，然后设法热量走或消 耗掉，同样可使构件温度不至升高到临界温度，从而起保护作用。 疏导法同屏蔽法、包封法、喷涂法一样，是一种被动保护方法，疏 导法是目前仅有的充水保护方法；理论上疏导法是钢结构防火保护 最有效的方法，在有足够供水的条件下，即使火灾持续时间很长也 能永久保护钢结构的安全。 ４．４涂料法。 ４．４．１ 防火原理。钢结构防火涂料的防火原理有三个：一是防 火涂层可以对钢材起到一定的屏蔽作用，使钢结构不至于直接暴露 在火焰高温中；二是涂层吸热后部分物质分解放出的水蒸气或其他 不燃气体，起到消耗热量、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气的 作用；三是涂层本身多孔轻质和受热后形成炭化泡沫层，阻止了热 量迅速向钢基材传递，推迟了钢基材强度的降低，从而提高了钢结 构的耐火极限。 ４．４．２防火涂料的优点。它的优点多多，比如：（１）消弱火灾 条件下对钢结构的塑性破坏，最大限度的防止钢结构的整体或局部 坍塌，降低火灾造成的人员伤亡和经济损失的程度。（２）降低建筑 钢结构在火灾后的重建和修复的费用，最大程度上减少钢结构使用 功能在火灾后的恢复时间，以达到钢结构的经济性和适用性。（３） 防火涂料的防腐性高，具有很好的物理防腐和电化学防腐作用，提 高了钢结构的稳定性和使用寿命。（４）防火涂料的颜色稳定性好， 不产生色变，透明性强。 ４．４＿３防火涂料的种类。钢结构防火涂料的种类很多，通常根 据高温下防火涂料涂层变化分为膨胀壑和非膨胀型两种。 ４．５耐火、耐候钢。耐火、耐候性钢是利用多种非燃性材料 的防火板作为了保护层，将防火板附在钢材料的外层。这种钢材在 温度下降时，强度下降的比较缓慢，此外由于它的耐火性表较好， 可以在施工时适当减小保护层的厚度，甚至可以不涂防锈漆，这样 也可以节省一定的成本，目前被广泛使用。 参考文献 【１１黄丹丹．］浅谈钢结构建筑耐火性Ｕ】．读与写，２０１４（０１）：４１—４２ ２０ 工作探索 办公建筑中的非正式交流空间 徐扣霞摘崔媛媛程沛然 （青岛理工大学，山东青岛２６６０３３） 要：随着现代经济的稳定发展，社会公众的物质需求与精神需求都在不断提升，而对建筑领域的要求提升便是一个主要体现方面。人 们对建筑的要求不仅仅是居住或休息的场所，而加入了审美需求与功能需求等要求指标。文章就以办公建筑领域为例，分析非正式交流空 间的相关设计要求。 关键词：办公建筑；非正式交流空间；设计 办公建筑中所涉及到的空间包括日常办公区、正式交流空间、 非正式交流空间，其中日常办公区所指的是公司职员的办公区域； 正式交流空间所指的是进行办公事项交谈的会议室区域；非正式空 间所指的是用于同事之间交流或休息的区域。文章中主要分析的是 非正式交流空间的建筑设计，其中包括非正式交流空间的属性、空 间设计关键因素等。 １ 非正式交流空间的特征 １．１空间区位特征 就办公建筑而言，非正式交流空间属于办公建筑中的过度空 间，是建筑外部区域与内部区域的连接体，同时也属于功能相对模 糊的区域。非交流空间中可以是进入办公领域内的一个入口，也可 以是提供休息或交流以及展示的空间。而部分企业也在非交流空间 内参与公共服务设施的建设，包括简易健身器材、咖啡机、零食等。 非正式交流空间可以涵盖不同性质的活动，包括短时间的休息、用 餐、交流等，是企业职员办公时间内必经之处，与职员的工作状态 具有一定的联系。 １＿２空间使用人群特征 办公建筑内主要人员包括管理层人员、基层工作人员、往来 客户等，也就是可以将其分为两类人群，企业内部工作人员与企业 外部人员，而其中企业内部工作人员是非交流空间内的主要人群。 通常情况下存在非正式交流空间的企业多是大中型企业，企业内部 工作人员众多，因此非正式交流空间便成为员工之间沟通的主要平 台。此空间内的人群是处于工作状态的人群，在此期间内承受着来 自于工作的压力，多会存在疲惫感或出现状态不佳的情况，而置于 非正式交流空间的人群多具有缓解压力或缓解疲惫的需求，因此在 非正式交流空间的建筑设计过程中，需要充分考虑到此空间内人群 的基本需求，才能够设计出具有实际价值的建筑成品。 １。３空间功能与业态特征 非正式交流空间内最为常见的便是交流、休息、用餐、健身 等行为，而这些行为便是非正式交流空间的主要功能。就其应用价 值角度分析，非正式交流空间具备了环节工作压力、促进员工之间 交流的功能。非正式交流空间的设计需要满足涉足人群的心理需求， 也就是空间业态特征，因此非正式交流空间的设计需要符合品味高 雅、简洁、舒适、氛围轻松等原则。 ２非正式交流空间的设计方向 就办公建筑而言，非正式交流空间的设计需要考虑到不同部 门的可达性，因此在办公建筑内，非正式交流空间可以为内部街道、 中庭、咖啡屋、书吧、健身中心、角落等。就空间的功能价值分析， 非正式交流空间更倾向于混合设计，例如，将咖啡屋、书吧等办公 环境内常用到的功能区进行混合设计。 ２．１ 内部街道 街道宽松、自由的空间气氛比较适合非正式交流空间的选择， 另外，沿街道展开的功能布局也有助于不同部门的相互交流。例如， 某公司内部空间设计中，为提供职员之间非正式交流的机会，建造 【２］江潮，余洁．浅谈建筑钢结构的耐火性Ⅱ］．价值工程，２０１１（２２）：１０１ 【３】何傲松．钢结构抗火性能分析【Ｄ】．安徽建筑大学，２０１４：３—４，１９—２５ 【４】白剑．谈钢结构建筑的防火保护【Ｄ］．天津：天津大学，２００６：１２－１４． 了一条室内主通道，从商场开始，沿一根水平轴线贯穿于整栋大楼 内部，交流区与商务休闲区都在这条主通道中，另外，还具备了咖 啡厅、商店等，如此便形成了一条以主通道为中心的，周边布设各 种信息交换的交流场所。在通道内安置了各种绿色植被，即为员工 提供了一个交流场所，同时也达到了缓解视觉疲惫的效果。 ２．２中庭与咖啡厅 中庭的设计能够为办公建筑形成一个相对品质较高的空间，同 时也可作为一个进行交流的场所，不仅能够充分的展现企业形象。 另外也能够促进企业员工之间的交流。 咖啡厅是非正式交流空间的一种主要展现形式，有相关研究 机构的下午茶时间较多，部分专家会利用这个时间毫无拘束的进行 讨论与设想。咖啡厅轻松随意的氛围能够有效的推动员工之间的交 流，使员工能够在短暂的时间内离开工作岗位，放松身心。 ２．３健身中心与小型会谈区 在一些大型公司的中部或研发中心等办公建筑内会建设健身 中心空间，使员工能够在工作疲乏之余，在健身中心这一非正式交 流空间得到有效的放松。例如某大型公司总部在企业内部建立了健 身中心与篮球场，将健身与开发、工作、设计、交流充分的结合， 鼓励员工积极参与锻炼，并利用建立更多的非正式交流空间促进员 工内部交流，使其提升团队凝聚力。此企业的办公建筑设计充分的 体现了现代企业经营理念，实现以工作休闲有效结合的办公氛围。 小型会谈区是在个人办公场所Ｉ临近位置建立交流区，满足企 业职员相互之间交流的需求，而为了营造轻松的氛围，此空间并不 集中于某一处，而是分散建设在办公建筑的各个角落位置，利用隔 断创作一个半隔离的空间，是在快节奏工作的间歇，员工能够在此 区域内消除紧张感。而随着信息时代的发展下，个人办公之间的界 限逐渐模糊，取而代之的是不同属性的交流区、会议区、办公室等， 逐渐向聚会场所发展。 ３结语 时代在发展，人们的追求也在不断的变化，现代企业环境已 经不再如传统般严肃，而是力求能够为员工营造一个轻松的氛围， 缓解工作压力与紧张感，如此在更为轻松的状态下，提升办公效率。 就办公建筑而言，在其内部建设非正式交流空间便是一个营造轻松 氛围的有效途径，为此在进行办公建筑设计时，可充分将此方面的 需求予以考虑，合理的进行非正式交流空间位置的设计与格局的设 计等。 参考文献 ［１ Ｊ张晋艳．高科技园区非正式交流空间的设计学研究Ｕ】．建筑， ２０１４．０２（１７）：５６—５８． ［２】沈昊煌．办公建筑空间设计与建筑改造探讨【Ｉ】．城市建筑，２０１３， ０８（０４）：３３—３６． ［３］吕嵘，刘启泓．高层办公建筑内部空间优化设计的探讨Ｕ】．基建管 理优化，２０１０，０９（０４）：１１—１６． 作者简介：武心智（１９９７．０３一），男，山东肥城人，本科，研究 方向：城市地下空间工程。 ２０１７年第０２期