隨著建筑技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廠房、倉庫、體育館等建筑物中較多運(yùn)用鋼結(jié)構(gòu)，由于這種建筑形式具有結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、跨度大、現(xiàn)代感強(qiáng)、內(nèi)部空間大、內(nèi)部自由度大以及建造周期短等許多優(yōu)點(diǎn)，逐步成為企業(yè)廠房的主要結(jié)構(gòu)形式。然而，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火等級(jí)較低，防火性能較差，在高溫作用下其力學(xué)性能包括彈性模量、屈服強(qiáng)度都會(huì)大幅度降低，容易發(fā)生垮塌，造成人員傷亡和較大火災(zāi)損失。近年，國內(nèi)多地發(fā)生鋼結(jié)構(gòu)廠房火災(zāi)，造成人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失，甚至造成官兵為此受傷犧牲。下面筆者就鋼結(jié)構(gòu)廠房的火災(zāi)特點(diǎn)談幾點(diǎn)不成熟看法。

一、鋼結(jié)構(gòu)廠房的抗火災(zāi)能力

鋼結(jié)構(gòu)廠房以鋼柱、網(wǎng)架為主要支撐方式，因而鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限決定了廠房的抗火災(zāi)能力。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）鋼結(jié)構(gòu)廠房主要采用碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼為主要材料。通常，在全負(fù)荷的情況下失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為540℃左右，總體機(jī)械性能隨溫度的不同而有變化，一般結(jié)構(gòu)溫度達(dá)到350℃、500℃、600℃時(shí)，強(qiáng)度分別下降1／3、1／2、2／3。在火災(zāi)中，火場溫度通常會(huì)達(dá)到800~1200℃，在這樣的環(huán)境下，具有較高導(dǎo)熱性能的鋼結(jié)構(gòu)一般會(huì)在15min左右，就會(huì)出現(xiàn)塑性變形，產(chǎn)生局部損壞，并徹底喪失承載能力導(dǎo)致整體垮塌。

其中，不同墻體材料及溫度特性，對鋼結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫升和在高溫下的受力變形會(huì)產(chǎn)生一定影響。現(xiàn)有鋼結(jié)構(gòu)廠房中，通常采用夾芯板作為間隔墻和外墻，內(nèi)部以具有較高保溫性能的聚苯乙烯、聚氨酯和巖棉等作為填充材料。前兩者材料的耐火性能較差，易受熱燃燒，會(huì)增大建筑火災(zāi)荷載，加快鋼結(jié)構(gòu)的溫升，降低抗火災(zāi)能力。而巖棉本身屬無機(jī)質(zhì)硅酸鹽纖維，不可燃，燃燒性能取決于其中粘接劑的類型和數(shù)量。一般情況下，金屬夾芯板的耐火極限約10min左右即失去承重功能而垮塌。

二、鋼結(jié)構(gòu)廠房火災(zāi)特點(diǎn)

火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展具有隨機(jī)性和確定性的雙重特點(diǎn)。隨機(jī)性是指火災(zāi)發(fā)生的起火原因及時(shí)間、地點(diǎn)等因素是不定的，受到各種因素的影響，遵循一定的統(tǒng)計(jì)；確定性是指在某一特定場合下發(fā)生的火災(zāi)會(huì)按基本確定的規(guī)律發(fā)展蔓延。燃燒過程與煙氣流動(dòng)過程皆遵循燃燒學(xué)、流體力學(xué)等物理和化學(xué)規(guī)律。火災(zāi)的確定性規(guī)律可采用定量化工程研究，一般分成四個(gè)主要階段，即：初起階段、發(fā)展階段、猛烈階段和熄滅階段。

鋼結(jié)構(gòu)廠房的火災(zāi)危險(xiǎn)性主要體現(xiàn)在著火源荷載、廠房幾何尺寸及火羽流的形態(tài)等方面。一般鋼結(jié)構(gòu)廠房的特點(diǎn)是空間較大，空氣充足，四周無附屬圍合建筑，有的大跨度大空間廠房內(nèi)部甚至形成空氣對流，屬于初期發(fā)展最快的軸對稱火羽流。在初期增長階段，熱量迅速累積，在可燃物上方形成溫度較高、不斷上升的火羽流。當(dāng)羽流受到頂棚的阻擋后，便在頂棚下方向以平均0.5m/s的水平速度四面擴(kuò)散開來，形成沿頂棚表面平行流動(dòng)的較薄的熱煙氣層，此后，煙氣受到建筑圍護(hù)的阻擋和冷卻，達(dá)到了一定厚度時(shí)又會(huì)慢慢向內(nèi)部火源處擴(kuò)展，形成逐漸增厚的熱煙氣層，從而縮短進(jìn)入發(fā)展猛烈階段的時(shí)間。當(dāng)著火源發(fā)展至多處時(shí)，在火源間形成漩渦，影響空氣對流，造成熱量加速積聚，達(dá)到充分發(fā)展階段，熱煙氣層的溫度與中心溫度相差無幾。

三、鋼結(jié)構(gòu)廠房防火需注意的問題

（一）火災(zāi)危險(xiǎn)性認(rèn)定。

火災(zāi)危險(xiǎn)性應(yīng)由生產(chǎn)、存儲(chǔ)物品及工藝流程來共同確定。一幢廠房作為不同危險(xiǎn)性的生產(chǎn)，或使用、存儲(chǔ)不同危險(xiǎn)性物品的，其消防要求是不同的。包括個(gè)生產(chǎn)階段的動(dòng)態(tài)變化，也可能導(dǎo)致火災(zāi)危險(xiǎn)性改變。因此，設(shè)計(jì)之初應(yīng)充分了解工藝流程、原料、成品半成品，考慮未來可能出現(xiàn)的潔凈車間等高危險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域，避免遺留后續(xù)發(fā)展問題。

（二）防火分區(qū)劃分。

在無工藝特殊要求的情況下，盡可能的劃分防火分區(qū)，有利于減少火災(zāi)蔓延，為人員疏散和撲救提供有利條件。防火分區(qū)上應(yīng)以分隔局部堆放大量的可燃易燃材料等火災(zāi)荷載大的部位為重點(diǎn)，根據(jù)火勢蔓延途徑，結(jié)合結(jié)構(gòu)柱的加固，合理利用防火墻、防火卷簾、水幕等有效分隔。

（三）夾芯板墻體材料。

由于填充材料的可燃性，聚氨酯和聚苯乙烯材料的耐火極限非常低，使用這兩類的建筑，其火災(zāi)荷載可以上升9%~30%，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，可以加速依附的鋼結(jié)構(gòu)的溫升，導(dǎo)致建筑的快速垮塌。因此，低等級(jí)的廠房應(yīng)嚴(yán)格控制改用火災(zāi)危險(xiǎn)性較高的用途。

（四）防火涂料質(zhì)量。

防火涂料因質(zhì)量不同而價(jià)格有高低，部分單位為節(jié)省投資選擇質(zhì)量差的防火涂料；且鋼結(jié)構(gòu)的主體設(shè)計(jì)使用年限一般是50年，而鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的使用壽命遠(yuǎn)低于50年，企業(yè)一般不太可能自行在防火涂料失效后重新涂刷，這樣就造成在鋼結(jié)構(gòu)使用后期,涂覆在其上的防火涂料起不到防火作用。 

（五）火場排煙通風(fēng)。

現(xiàn)有的大部分廠房均為自然通風(fēng)排煙，相較機(jī)械排煙優(yōu)勢很多，國內(nèi)的易溶自然排煙窗在鋼結(jié)構(gòu)廠房使用較為合適，在滿足采光需要的同時(shí)能夠起到火場排煙。另自然天氣條件下，室外風(fēng)速越小，正對火源上方頂部排煙越快，隨著風(fēng)速增加，煙氣被風(fēng)吹向背風(fēng)一側(cè)，自然排煙效果降低。因此，類似建設(shè)屋頂電站的廠房可考慮在適當(dāng)位置增設(shè)天窗或在墻壁上增加通風(fēng)口，在火場破拆排煙時(shí)，應(yīng)破拆上風(fēng)方向的墻壁和門窗，迅速排煙，減少新鮮空氣進(jìn)入火場，能夠有效減緩火勢發(fā)展。（來源：常州支隊(duì)金壇大隊(duì)  作者：李向陽  消防天下）