鋼管混凝土建筑防火細則一、總則鋼管混凝土結(jié)構(gòu)作為一種新型組合結(jié)構(gòu)，通過將混凝土填充于鋼管內(nèi)部，充分發(fā)揮了鋼材的抗拉性能與混凝土的抗壓性能，具有承載力高、延性好、施工便捷等優(yōu)勢，在高層建筑、大跨度橋梁、工業(yè)廠房等工程領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛。然而，該結(jié)構(gòu)在火災(zāi)環(huán)境下的性能表現(xiàn)與傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)存在顯著差異：鋼管的熱傳導(dǎo)性極強，火災(zāi)高溫會迅速導(dǎo)致鋼管壁溫升高，進而引發(fā)鋼材強度與彈性模量的急劇下降；同時，鋼管內(nèi)填充的混凝土在高溫下會因水分蒸發(fā)、內(nèi)部應(yīng)力集中而產(chǎn)生開裂，甚至與鋼管脫離，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體承載力喪失。因此，為保障鋼管混凝土建筑在火災(zāi)中的安全性，必須從材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、施工控制到維護管理等全生命周期環(huán)節(jié)制定嚴格的防火細則。二、材料防火性能要求（一）鋼材鋼管作為結(jié)構(gòu)的“外殼”，其防火性能直接影響結(jié)構(gòu)的耐火極限。應(yīng)優(yōu)先選用耐火鋼或耐候耐火鋼，此類鋼材通過添加鉻、鉬、釩等合金元素，在高溫下能形成穩(wěn)定的氧化膜，延緩鋼材強度下降速率。普通碳素鋼（如Q235）在600℃時強度僅為常溫的30%左右，而耐火鋼在同樣溫度下強度可保持常溫的60%以上。此外，鋼管的壁厚需滿足最小防火厚度要求：對于直徑≤500mm的圓形鋼管，壁厚不應(yīng)小于6mm；直徑＞500mm的圓形鋼管及矩形鋼管，壁厚不應(yīng)小于8mm，以通過自身熱容量延緩溫度升高。（二）混凝土填充于鋼管內(nèi)的混凝土，其高溫性能需重點關(guān)注。應(yīng)選用低收縮、高強度的混凝土，強度等級不宜低于C40。為提升混凝土的耐高溫性能，可摻入聚丙烯纖維（體積摻量0.1%~0.3%），纖維在高溫下會熔融形成微小孔隙，釋放混凝土內(nèi)部的蒸汽壓力，避免混凝土因內(nèi)部壓力過大而開裂；也可摻入膨脹劑（如鈣礬石型膨脹劑），補償混凝土高溫下的體積收縮，增強混凝土與鋼管的粘結(jié)力。同時，混凝土的水灰比應(yīng)控制在0.45以下，減少高溫下水分蒸發(fā)產(chǎn)生的孔隙率。（三）防火涂料與防火板材當鋼管混凝土構(gòu)件的自身耐火極限無法滿足設(shè)計要求時，需采用防火保護措施。常用的防火保護材料包括防火涂料和防火板材，其性能要求如下表所示：保護材料類型適用場景性能要求薄型防火涂料裝飾要求較高的建筑（如辦公樓、酒店）涂層厚度3~7mm，耐火極限可達1.5h；粘結(jié)強度≥0.15MPa，耐水性≥24h無起鼓、脫落厚型防火涂料工業(yè)建筑、橋梁等對裝飾要求較低的場景涂層厚度8~50mm，耐火極限可達3.0h；抗壓強度≥0.3MPa，高溫下無開裂、脫落防火板材大跨度結(jié)構(gòu)、重型構(gòu)件板材厚度≥10mm，常用材料為硅酸鈣板、巖棉板；導(dǎo)熱系數(shù)≤0.1W/(m·K)，耐火極限可達2.0h以上三、結(jié)構(gòu)設(shè)計防火措施（一）構(gòu)件耐火極限設(shè)計鋼管混凝土構(gòu)件的耐火極限應(yīng)根據(jù)建筑的耐火等級確定（詳見表1）。對于一級耐火等級建筑，柱的耐火極限不應(yīng)低于3.0h，梁的耐火極限不應(yīng)低于2.0h；二級耐火等級建筑，柱不應(yīng)低于2.5h，梁不應(yīng)低于1.5h。構(gòu)件的耐火極限可通過計算法或試驗法確定：計算法需采用熱傳導(dǎo)模型（如有限元法）模擬火災(zāi)下構(gòu)件的溫度場，進而分析承載力變化；試驗法則通過標準火災(zāi)試驗（升溫曲線符合ISO834）直接測定構(gòu)件的耐火時間。表1鋼管混凝土構(gòu)件耐火極限要求（單位：h）|建筑耐火等級|柱|梁|樓板||--------------|----|----|------||一級|≥3.0|≥2.0|≥1.5||二級|≥2.5|≥1.5|≥1.0||三級|≥2.0|≥1.0|≥0.5|（二）節(jié)點防火設(shè)計節(jié)點是鋼管混凝土結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)，火災(zāi)下節(jié)點處的應(yīng)力集中、焊縫高溫軟化等問題易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效。節(jié)點設(shè)計需遵循以下原則：加強節(jié)點構(gòu)造：梁柱節(jié)點處的鋼管應(yīng)設(shè)置加勁肋（如環(huán)形加勁肋、十字加勁肋），加勁肋厚度不應(yīng)小于鋼管壁厚的1.2倍，以增強節(jié)點的抗剪承載力；焊縫防火處理：節(jié)點處的焊縫需采用防火涂料覆蓋，涂層厚度應(yīng)比構(gòu)件主體厚20%，避免焊縫因高溫軟化而開裂；避免應(yīng)力集中：節(jié)點處的鋼管與混凝土應(yīng)連續(xù)過渡，矩形鋼管的角部應(yīng)采用圓角處理（圓角半徑≥10mm），減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。（三）防火分區(qū)與疏散設(shè)計鋼管混凝土建筑的防火分區(qū)劃分應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)特點：對于高層建筑，每個防火分區(qū)的建筑面積不應(yīng)超過1500㎡（設(shè)置自動滅火系統(tǒng)時可增加至3000㎡）；大跨度公共建筑（如會展中心），防火分區(qū)建筑面積可適當擴大，但不應(yīng)超過5000㎡。疏散樓梯間應(yīng)采用防煙樓梯間，樓梯間的墻耐火極限不應(yīng)低于2.0h，門應(yīng)采用乙級防火門。疏散距離需滿足：位于兩個安全出口之間的房間，疏散門至最近安全出口的距離不應(yīng)大于40m；位于袋形走道兩側(cè)的房間，疏散距離不應(yīng)大于22m。四、防火保護施工技術(shù)（一）防火涂料施工防火涂料施工前，需對鋼管表面進行預(yù)處理：清除表面的油污、鐵銹、灰塵等雜質(zhì)，達到Sa2.5級除銹標準（或St3級手工除銹標準），然后涂刷一道防銹底漆（如環(huán)氧富鋅底漆），底漆厚度≥40μm。施工過程中，應(yīng)根據(jù)涂料類型選擇合適的施工方法：薄型防火涂料采用噴涂法，涂層需分2~3遍施工，每遍間隔時間≥12h；厚型防火涂料采用抹涂法，涂層分3~5遍施工，每遍厚度不超過10mm，避免涂層因自重過大而脫落。施工完成后，需對涂層進行質(zhì)量檢測：采用測厚儀檢測涂層厚度，偏差不應(yīng)超過設(shè)計厚度的±10%；采用粘結(jié)強度測試儀檢測粘結(jié)強度，薄型涂料粘結(jié)強度≥0.15MPa，厚型涂料≥0.3MPa。（二）防火板材施工防火板材施工適用于對裝飾效果要求較高的場景。施工時，需先在鋼管表面固定龍骨（如輕鋼龍骨），龍骨間距不應(yīng)大于600mm，然后將防火板材（如硅酸鈣板）用自攻螺釘固定在龍骨上，螺釘間距≤300mm。板材之間的縫隙需用防火密封膠填充，密封膠厚度≥5mm，以防止火焰從縫隙侵入。對于弧形鋼管，應(yīng)采用可彎曲的防火板材（如柔性巖棉板），板材與鋼管表面的貼合度應(yīng)≥90%，避免出現(xiàn)空隙。（三）施工質(zhì)量控制施工過程中需建立嚴格的質(zhì)量控制體系：材料進場檢驗：防火涂料、防火板材等材料需提供產(chǎn)品質(zhì)量證明文件（如耐火性能檢測報告、環(huán)保檢測報告），進場后應(yīng)抽樣送檢，合格后方可使用；隱蔽工程驗收：鋼管表面預(yù)處理、防銹底漆涂刷等隱蔽工程，需經(jīng)監(jiān)理單位驗收合格后方可進行下一道工序；成品保護：施工完成后的防火保護層，應(yīng)避免碰撞、劃傷，如需在保護層上開孔，需采用防火封堵材料（如防火泥）進行封堵，確保防火完整性。五、維護管理與檢測（一）日常維護鋼管混凝土建筑投入使用后，需定期對防火系統(tǒng)進行維護：防火涂料維護：每半年檢查一次防火涂料層，如發(fā)現(xiàn)涂層開裂、脫落、厚度不足等問題，應(yīng)及時修補。修補時需將破損部位清理干凈，重新涂刷同類型防火涂料，修補厚度與原涂層一致；防火板材維護：每年檢查一次防火板材，如發(fā)現(xiàn)板材變形、松動、縫隙擴大等問題，應(yīng)更換板材并重新填充密封膠；消防設(shè)施維護：每月檢查一次自動噴水滅火系統(tǒng)、火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，確保設(shè)施完好有效，每年進行一次全面檢測。（二）定期檢測每隔5年需對鋼管混凝土結(jié)構(gòu)進行一次全面防火檢測，檢測內(nèi)容包括：構(gòu)件溫度場模擬：采用有限元軟件模擬火災(zāi)下構(gòu)件的溫度分布，評估構(gòu)件的耐火極限是否滿足設(shè)計要求；混凝土與鋼管粘結(jié)力檢測：采用超聲波檢測法，檢測混凝土與鋼管之間的粘結(jié)狀態(tài)，如粘結(jié)力下降至設(shè)計值的70%以下，需采取加固措施（如注入環(huán)氧樹脂）；鋼材性能檢測：采用硬度檢測法或取樣檢測法，評估鋼材的強度變化，如鋼材強度下降至常溫的50%以下，需更換構(gòu)件或增加防火保護層。（三）應(yīng)急處理當建筑發(fā)生火災(zāi)后，需立即啟動應(yīng)急處理程序：火災(zāi)撲救：優(yōu)先使用自動噴水滅火系統(tǒng)、室內(nèi)消火栓等設(shè)施撲救火災(zāi)，避免火焰長時間灼燒鋼管混凝土構(gòu)件；結(jié)構(gòu)檢測：火災(zāi)撲滅后，需由專業(yè)機構(gòu)對受損構(gòu)件進行檢測，評估構(gòu)件的變形、裂縫、鋼材強度等情況；加固修復(fù)：對于受損較輕的構(gòu)件（如涂層脫落、混凝土輕微開裂），可采用修補防火涂料、注入灌漿料等方法修復(fù)；對于受損嚴重的構(gòu)件（如鋼管變形、混凝土與鋼管脫離），需拆除重建或采用外包型鋼法加固。六、典型工程案例分析（一）上海中心大廈上海中心大廈是目前中國最高的建筑之一，高度632m，采用了鋼管混凝土框架-核心筒結(jié)構(gòu)。其鋼管混凝土柱直徑達1.8m，壁厚12mm，填充C60高性能混凝土，并摻入聚丙烯纖維。為滿足3.0h的耐火極限要求，柱外側(cè)采用厚型防火涂料（涂層厚度30mm），梁采用薄型防火涂料（涂層厚度5mm）。通過上述措施，該建筑在火災(zāi)模擬試驗中，柱在3.0h內(nèi)的最高溫度僅為450℃，強度保持率達65%，滿足設(shè)計要求。（二）廣州國際會展中心廣州國際會展中心展廳采用大跨度鋼管混凝土桁架結(jié)構(gòu)，桁架跨度達126m。其鋼管混凝土構(gòu)件采用防火板材保護（硅酸鈣板，厚度15mm），板材與鋼管之間填充巖棉（厚度50mm），形成復(fù)合防火保護體系。該體系的耐火極限達2.5h，且裝飾效果良好，滿足會展中心的美觀要求。在實際使用中，通過定期維護，防火保護體系已穩(wěn)定運行10余年，未出現(xiàn)明顯損壞。七、附則本細則適用于新建、改建、擴建的鋼管混凝土建筑，對于既有鋼管混凝土建筑的防火改造，可參照本細則執(zhí)行。細則中未明確的內(nèi)容，應(yīng)符合《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50016）、《鋼管混凝