大跨度钢结构建筑防火设计研究
摘要：当前我国建筑工程中较为常用的技术是钢结构，高层复杂结构的建筑
物也要使用大跨度的钢结构，其优势在于环保、抗震、施工简便。尽管钢结构本
身不具备燃烧条件，但钢结构建筑的防火是不能忽视的问题，本文就大跨度钢结
构建筑消防设计展开分析，以供参考。
关键词：钢结构建筑；消防设计；防火材料
前言：目前我国钢结构建筑仍然处于探索阶段，大跨度钢结构技术仍然有待提升，钢结构建筑已经成为未来建筑工程必然发展趋势，因此需要研究钢结构建筑的防
火消防问题，钢结构的火灾安全隐患主要来自于其面临高温时的不稳定性，因此
需要在建筑设计中优化防火安全控制。
一、大跨度钢结构建筑防火设计的重要性
（一）钢结构的性质
钢材料由于其物理性质优秀而在建筑行业得到了广泛应用，其自身不具备可燃性，且就其物理性质来看其具有相对可靠的稳定性，但在钢结构建筑实际使用中，却
经常发现大跨度钢结构建筑中一旦起火火势难以及时控制，在持续高温作用下钢
结构建筑中的其他建筑材料将会发生变化，这往往成为影响钢结构建筑稳定性的
主要因素。因此需要在建筑工程设计阶段加强对消防安全的管理，使钢结构建筑
遭遇火灾时能够尽快控制火势蔓延，保障人们生命财产安全[1]。
（二）钢结构耐火性
通常在大型建筑框架施工中，采用钢结构能够提高整个建筑的抗震性，使建筑施
工效率提高，也能为需要设计美感的建筑提供更多设计实践的可能性。尽管钢结
构本身不易燃，但在实验中，随着温度不断攀升，钢结构本身的强度将会不断下降，在温度达到350℃时钢结构的强度就已经下降约1/3。所以在火灾中，钢结
构建筑内部更容易出现坍塌等危险事故，尤其是在较为封闭的环境中，火灾导致
环境温度迅速攀升将会导致钢结构的强度不断下降因而造成严重的建筑框架受损，导致人员伤亡，同时内部钢结构形变也会给搜救与灭火工作带来很大困难，因此
必须通过防火设计来提高钢结构建筑在火灾中的应对能力，为火灾救援抢占更多
有利时间。
二、大跨度钢结构建筑防火设计
（一）优化建筑自身防火设计
目前我国建筑的大跨度钢结构普遍存在防火性较差的问题，在设计整体建筑构造
时就应当从不同环节综合提升建筑的防火性能，强化建筑防火设计，通过整体消
防安全系数的提高来保障大跨度钢结构的安全性。在建筑中，消防栓的设计应当
相互对应，使消防栓能够几乎覆盖建筑内全部区域不留死角，同时需要在建筑的
每一层配置烟雾感应喷淋洒水系统，及时将起火点的火苗压制，防止火灾迅速扩散。
在建筑设计时需要在重点防火区域配置性能更强的防火材料，对建筑内部的全部
墙体设置防火层，使用大跨度钢结构的高层建筑应当配备有专门的消防用水，以
备及时取用。高层建筑通常设置有不止一部电梯，但同时还应当设置消防内梯，
确保在火灾发生时消防队员能够及时通过直梯立刻到达火灾现场，避免与逃生人
员对冲，延误救援最佳时机。
除此之外，设计师应当单独设置避难层或是避难间，一旦高层失火难以向下逃生，居民又无法突破失火区则可以躲进避难层使用事先预备的消防设备进行及时自救
并等待消防人员到来，通常对于高层建筑而言，消防避难层设置在建筑的第15
层，15层以下是消防人员能够直接营救的高度，15层以上的逃生人员则需要及
时躲避进15层等待救援，这样可以大大提高遇难人员的存活率。
（二）广泛应用水冷却防火
在近些年大量建筑的钢结构建筑工程中，水冷却法是常用的建筑防火措施，也是
效率更高更有效的办法。具体来讲可以分为水淋式冷却防火和充水式冷却防火，
水淋式指的是在钢结构的框架中安装温度感应器与自动洒水系统，并与建筑内取
水渠道联通，一旦检测到室内温度达到某一数值则立刻自动洒水，若高温是由火
灾引起则可及时将火扑灭或是控制住火灾的蔓延趋势。同时洒水器的多方向洒水
设置也可以及时对建筑中的钢结构进行洒水冷却，避免钢结构因高温而发生形变，保证建筑整体框架不受损害，保证钢结构的力学性能和物理性质，避免更严重火
灾事故的发生。
而充水式冷却则与水淋式冷却的基本原理和形式都存在不同。充水式冷却法
利用的是水的吸热能力，许多建筑钢结构使用的钢材是空心的，在火灾来临时像
这些空心钢结构中注入冷水可以使水不断吸收外部热量，控制火势对钢结构的加热，使钢结构的表面温度攀升缓慢，同时水受加热影响不断蒸发又不断有新冷却
水注入进来，就可以形成冷却循环，钢结构短期内不会升温至引发形变，也就给
消防队员留出了更多抢救时间。但目前还是更多使用水淋冷却法，充水式冷却法
成本高技术难度大，仍有待改良。
（三）加强建筑电气防火设计
应用大跨度钢结构的通常是高层建筑，这样的建筑物内部电线网络铺设复杂，使
用的电气电器设备众多，且相互之间存在联系，一旦一处故障起火很容易顺着输
电网络将火势蔓延至其他区域，目前也有多起火灾事故是由电气设备使用不当引
起的，这使人们越来越关注电气设备使用安全问题，在大跨度钢结构建筑中也需
要通过加强建筑电气防火设计来尽可能地消除安全隐患[2]。例如在电梯设计方面，应当采取与其他部分不同的供电线路，火线处也应当装配对应的电容，确保在短
路故障发生时电源能够立刻自动切断，规避电路引发的火灾威胁。大跨度钢结构
建筑中使用的电气线路复杂，通过及时检查电气线路运行状态，及时更换、维修
老旧电路也能够避免电气线路发生故障。对于不同电气设备之间可以适当分隔不
同电路，避免电气设备发生超负荷问题。
（四）落实消防标准监察制度
大跨度钢结构建筑的工程设计应当严格遵守国家颁布的《建筑设计防火规范》，高层建筑也应当遵守相应的《高层建筑设计防火规范》，确保建筑防火设
计完全合法合规，符合行业内的设计标准。与此同时应当对大跨度钢结构建筑做
好防火分区设计，按照规定使用防火墙、防火门等防火分隔设施，确保在建筑工
程验收时能够顺利通过消防检查。在建筑设计阶段需要严格控制，使消防设计落
实到施工中，施工单位应当和建筑设计人员加强沟通，在实际施工中根据建筑的
实际情况及时调整建筑设计，确保消防设计能够在建筑投入使用后切实发挥防火
作用。
国家对于钢结构建筑的规范、条文还很不健全，这就需要有关部门强化立法与监
督手段，对大跨度钢结构建筑的审查机制进行具有针对性的更新，单独设置一套
