华润深圳湾悦府超高层火灾：钢结构防火设计与安全探讨

华润深圳湾超高层建筑发生火灾。乐府。看到女孩和狗被火烧昏倒地的情景，真是太悲惨了！但作为一名从事结构设计的工程师，还有更担心的事情：我希望这个结构不是钢制的。如果是钢结构的话，恐怕就完蛋了。大多数人可能不知道钢结构有多怕火。

钢结构防火设计的原理其实很简单，就是钢材的强度和刚度受温度影响。钢结构的防火设计是采取措施，允许钢结构的温度在一定时间内发生变化，以保证在一定时间内不倒塌。

《建筑钢结构防火技术规范》

由于火灾产生的热烟的高温烘烤，钢结构的温度会升高。其过程为：火灾发生时，火灾现场热烟温度升高，热量由热烟传递至钢构件。钢构件温度升高，钢材的强度和刚度下降，结构承载力下降。当结构承载力下降到不能承受荷载的程度时，就会在荷载作用下倒塌。

为防止钢结构因火灾而倒塌，可采用以下方法： 1、钢结构构件做得很大。即使部分承载力降低，仍能承受荷载而不倒塌。 2. 迅速将火扑灭，以免热烟的温度升高太多。 3、钢构件上穿衣服、戴帽子，隔绝热传导。即使火灾现场热烟的温度很高，热量传递到钢构件上的速度也很慢，温度不会很快升高。

我们先看第一种方法。我们先来了解一下钢材的强度变化随温度变化的影响。

钢材高温强度计算公式

着火时钢的温度会升高。在300℃以下，钢的材料性能基本保持不变。然而，当钢材的温度升至300℃以上时，材料的承载能力迅速下降。当温度升至800℃时，承载能力仅为常温下的10%。如果我们想依靠把部件做大，依靠火升温后剩余的承重能力，那么部件就需要做得很大。这种方法既不经济也不安全。

高温下钢的温度-强度关系

我们来看第二种方法。当发生火灾时，当然每个人都希望尽快将其扑灭，但很多情况下通常会燃烧一两个小时。那么我们需要看看钢结构的耐火烘烤能力如何？这里涉及两个温度。首先是火灾现场热烟本身的温度变化。

火灾热烟温度计算公式

一般民用建筑火灾现场热烟温度变化按式（6.1.1-1）计算。燃烧10分钟后，火温可升至近700℃，半小时可达850℃，一分半钟可烧至1000℃。如果钢材温度达到1000℃，承载能力将降至0。

民用建筑火灾时间-温度变化关系

当然，这仅说明火温升高且变化迅速。火灾现场钢构件的温度不随烟雾一一变化，存在热传导滞后。但它有多快呢？我们来看一下，在没有其他防护措施的情况下，钢结构在火灾中的温度变化。

钢构件加热计算

这是一个温度变化计算公式，与火灾烟雾的温度和钢构件本身的温度有关。还与钢构件形状的表面积与体积之比，以及钢构件周围的屏蔽有关。举个简单的例子，假设立柱为H400X400X16X20X20，不考虑遮挡，不加保护。钢柱温度变化

钢部件升温

钢部件加热（10 分钟）

钢部件加热（20 分钟）

钢部件加热（30 分钟）

我们发现，如果没有任何防护措施的钢结构遇火，30分钟内钢构件的温度将达到800℃，承载力将降低至原值的10%。差点摔倒。 30分钟就倒下来了，但我们的防护要求基本是1.5小时以上。因此，钢结构在不采取其他措施的情况下几乎不可能耐火。

除了穿衣服、戴帽子来隔绝温度之外，防止钢结构着火的方法并不多。无论是承载力试验法还是临界温度法，原理都是一样的。就是采取措施尽可能阻止火灾现场热烟向钢构件的热量传递，降低钢构件的温升速度，让钢结构在火灾中存活更长时间的时间而不跌倒。