密世飞
广东新长安建筑设计院有限公司 汕头 515041
摘 要：在我国建筑领域，为了保证建筑可以得到有效的应用，因此需要对建筑进行全面的优化设计。在建筑过程中，建筑的相关结构具有重要的设计含义。在钢结构设计中，需要考虑到建筑有可能发生的意外性。例如，火灾将对钢结构产生明显的危害，因此在钢结构设计中，必须具有抗火性。就目前的钢结构进行有效分析，以研制出全新的方法，并基于现有的钢结构设计理念存在的问题进行分析，指出钢结构抗火设计的发展趋势。因此，本文将就钢结构抗火设计方法的发展研究展开讨论。阐述火灾对钢结构的危害，分析钢结构的耐火限制，分析钢结构抗火设计的目标以及相关含义。
关键词：钢结构；抗火设计；建筑领域；研究分析
在火灾中，钢结构虽然不是直接燃烧材料，但钢材的耐火性能不足。据相关数据分析，当温度达至400℃时，钢材的强度以及硬度将下降一半；当温度到达600℃时，钢材将丧失全部的刚度以及硬性。因此，当建筑物发生火灾时，其钢结构很容易遭到破坏，出现倒塌。近年来，世界各地的建筑在遭受火灾时，其在燃烧一段时间后，楼体均会发生倒塌。出现这种情况的首要原因便是钢材刚度以及硬度因温度丧失所致。目前，我国对于钢结防火设计与以往相比，整体进行了一定程度的优化，可以更好的针对火灾情况进行防火设计。
一、钢结构自身的耐火极限分析
钢结构在防火设计中，其防火性能的有效与否，与设计师的整体设计具有密切关联。建筑师在设计建筑过程中，必须考虑到建筑物将会遇到的各种问题。例如突发性火灾所导致的相关问题（自然因素以及人为因素/突发性因素以及循序渐近性因素），因此设计师在设计建筑物结构过程中，需要考虑到整体防火的相关特性。借助防火分隔离层以及避难层，并额外布置了建筑物的安全出口，并布置相关的躲避夹层等结构[1]。在防火设计时需要注意钢结构问题，并减轻损失，避免出现人员大面积伤亡。但在实际应用中，防火分隔的防火墙如果在火灾发生时，其自身的钢结构出现破坏，将导致防火墙丧失防火分隔作用，导致避难层下层钢结构出现损坏，影响整体的防火性能。如建筑的整体钢结构因火灾问题融化，就会造成更严重的人员伤亡。在建筑构件——钢构件中，如楼梯、楼板等，需要设定一定的标准值，以避免在火灾中发生损坏，影响人员的疏通以及消防人员的灭火防治。如图1中。可以得知图1是我国规定各类建筑物结构的耐火极限。通过统一标准设定，可以得知在防火墙中，其耐火等级分为4级，此外，承重墙、楼梯间以及梁楼板、疏通楼梯等，同样均分为4级[2]。
（图一 钢结构自身的耐火极限）
二、对钢结构进行抗火设计的综合意义
在基础工作中，对各个建筑结构进行抗火设计，可以更好的保障钢结构构件的稳定性，并根据实际燃烧时间，尽可能提升燃烧的整体耐性，提供更多的救治时机，以减少人员伤亡。钢材在高温下，钢结构的强度以及硬度都迅速降低。在火灾中，因火灾将会燃烧各种材料，有可能会导致小型爆炸[3]。因此，在部分区域温度，甚至会达至800℃。在防火保护的钢构件中，针对于承载力较高的钢结构而言，其若无整体的的抗火设计，将在火灾中很容易出现损坏。在钢结构钢化设计中，需要定量的确定防火保护措施，根据钢结构构件的耐火时间以及耐火规定，保证钢结构燃烧的时间、温度以及曲线温度时间等限制在合理范围内。例如，为了减轻钢结构在火灾中发生的破坏现象，避免钢结构在火灾中出现倒塌。可以设定以下两项意义。
其一，在钢结构抗火设计中，可以避免钢结构在火灾中融化，使建筑失去承载能力，导致人员伤亡；
其二，钢结构可以全面减少建筑物在火灾后的修复费用，并优化钢结构的自身坚固性以及相关的厚度恢复周期，间接的减少整体经济损失。
三、钢结构抗火设计的相关方法
在传统钢结构构件设计中，钢结构的耐火时间可以根据总体的实验性能确定。在进行防火设计时，其涉及到结构的构件，因此通过相关实验，可以得出具体时间是否能够满足耐火极限。结构工程师在结构抗火性以及设计过程当中，整体较为薄弱。因此，可通过有效的方式对跟钢结构抗火设计进行全面的改良[4]。例如，在实际设计工作中，可以将钢结构进行孤立，并单独施加荷载。随后，在实验过程中，逐渐进行曲线升温，来测试钢结构的耐火性能，实现有效的应对方法。钢构件在结构中，其受力虽然通过实验模拟无法有效地得出实际受力荷载，但将会对构件的耐火性能提供可行性的政策建议。此外，在结构构件中，其端部约束在实验中影响较大。钢结构构件在测试中，会产生温度应力，会影响建筑物的整体准确性以及有效性。在结构抗火设计方法中，可以基于使用的制动方法，转化为基于实验的现代方法。在各国家，开展了相关的研究，并考虑上述因素的抗火设计以及研究设计。根据钢结构建筑火灾案例可以进行分析，例如分析钢结构在火灾中并没有达到预期融化时间破坏的原因；而另一方面则对钢结构在火灾中出现破坏的原因进行分析，二者实现对比，可以得出造成两类现象具有升温不一致的原因。此外，也可以根据构件的耐火性能以及耐火时间进行试验，以保障其安全性以及合理性。通过计算钢结构的抗火设计，在钢结构构建建设过程中，对其整体进行防火设计规范，保障我国相关技术领域可以基于现状进行有效的测试。
四、基于钢结构抗火设计的计算方法
在设置过程中，需要有效的计算出钢结构的抗火设计方法，可以避免传统钢结构抗火设计过程中的相关缺陷以及问题。目前，在钢结构抗火设计中，可以根据钢结构的承载力极限状态判定为耐火极限，并考虑温度影响。在计算过程中，可以通过以下五点进行落实[5]。
其一，通过确定的防护措施，设定防火覆盖厚度；
其二，计算钢结构构件在防火措施以及耐火极限条件下的内部温度；
其三，确定高温下钢材的整体参数，计算钢结构中的构件在外荷载的作用下内应动力。
其四，进行荷载效应组合公式，可参考以下公式：
“S=yGCGGk+yQrCQQk+ywCwWk+yFCF”;
在公式中，可以根据钢构件以及荷载的类型进行构件耐火性能测试。在整体的耐火应力验算中，其整体要求可以保持在S<R，在设定防火厚度时，可以进行适当调整，并重复1~5步骤[6]。
结束语：
综上所述，在钢结构设计中，可以将其作为整体的承载能力以保障在火灾下，可以避免钢筋后出现破坏，保障钢结构的整体性能。在一般情况下，钢结构具备少数构建破坏的特性。可以利用此特性，避免整体结构出现倒塌。在结构设计中，以概率可靠度为目标，实现钢结构抗火概率的可靠度设计。
【参考文献】
[1] 王金山, 刘行. 钢结构的抗火性能相关研究[J]. 中国科技投资, 2019, 000(010):24.
[2] 胡翠平. 从钢结构在火灾下的反应谈如何提高钢结构的抗火性能[J]. 四川水泥, 2020, No.281(01):297-297.
[3] 董海印. 石油化工企业钢结构防火设计探讨[J]. 名城绘, 2020, 000(003):P.1-1.
[4] 张广苹. 浅谈钢结构住宅的防火处理方法[J]. 建材发展导向, 2019(7):161-161.
[5] 王永刚. 工作探索钢结构建筑的防火涂料在设计与施工中应注意的问题[J]. 建材发展导向, 2019(7):107-107.
[6] 王志红. 关于钢结构工程防火涂料质量控制的思考[J]. 山东工业技术, 2019, 000(007):114-114.