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目前，越来越多的电力设计院开始承接海外电站总承包项目。在执行海外项目结构设计时，合同中往往规定应首先采用当地规范进行设计。当当地规范不完备时，可选用公认的国际规范，这里的国际规范通常是指美国规范。中国规范只有在被证明不低于当地规范或者国际规范时，才能被采用。
钢结构具有强度高、重量轻、施工方便、工期短等优点，海外电站项目中的建(构)筑物往往采用钢结构，钢材也成为了电站中的主要建筑材料。但由于钢材耐火性能差，为保证结构安全，中美规范都对钢结构的防火性能作出了具体规定，钢结构的防火费用也成了钢材成本的很大一部分。因此，对中美规范钢结构防火要求进行对比研究，了解不同规范体系间的差异，选用既经济又合理的钢材防火涂装方案，对海外项目成本控制具有重要意义。
钢结构防火是一个范围很广的课题。包括建筑物的防火分区要求、防火间距要求、安全疏散距离、安全出口数量、耐火极限要求等，通常是由建筑专业负责主要设计。但其中的耐火极限要求由于涉及到钢结构的防火涂装，往往在《承重钢构件防火及防腐设计说明》中加以规定。本文仅对钢结构的耐火极限要求进行中美规范的对比研究。
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《钢结构设计规范》(GB 50017—2003)[1]规定，钢结构的防火应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB 50016)[2]和《高层民用建筑设计防火规范》(GB 50045)的要求，结构构件的防火保护层应根据建筑物的防火等级对各不同的构件所要求的耐火极限进行设计。
此外，《火力发电厂与变电站设计防火规范》(GB 50229—2006)[3]中针对电厂的建(构)筑物的防火要求有更为详细的说明，其中和构件防火相关的内容见表1：
结构构件 《火力发电厂与变电站设计防火规范》规定 主厂房(包括汽机房、除氧间、集中控制楼、煤仓间、锅炉房)运煤栈桥 3.0.5承重构件为不燃烧体的主厂房及运煤栈桥，其非承重外墙为不燃烧体时，其耐火极限不应小于0.25 h；为难燃烧体时，其耐火极限不应小于0.5 h。 主厂房内主油箱附近构件 3.0.7汽轮机头部主油箱及油管道阀门外缘水平5 m范围内的钢梁、钢柱应采取防火隔热措施进行全保护，其耐火极限不应小于1 h。 汽轮发电机为岛式布置或主油箱对应的运转层楼板开孔时，应采取防火隔热措施保护其对应的屋面钢结构；采用防火涂料防护屋面钢结构时，主油箱上方楼面开孔水平外缘5 m范围所对应的屋面钢结构承重构件的耐火极限不应小于0.5 h。 主厂房或集控楼内的电缆夹层的承重构件 3.0.9主厂房电缆夹层的内墙应采用耐火极限不小于l h的不燃烧体。电缆夹层的承重构件，其耐火极限不应小于l h。 栈桥、转运站 3.0.10当栈桥、转运站等运煤建筑设置自动喷水灭火系统或水喷雾灭火系统时，其钢结构可不采取防火保护措施。 干煤棚、贮煤场 3.0.11当干煤棚或室内贮煤场采用钢结构时，堆煤高度范围内的钢结构应采取有效的防火保护措施，其耐火极限不应小于1 h。 Table 1.
Fireproof Requirements for Different Structure Members 目前，在设计国内电厂项目时，对于主厂房、栈桥、转运站等建筑物，都是采用《火力发电厂与变电站设计防火规范》中规定的耐火极限小时数。而对于集控楼，由于属于人员密集的办公场所，通常参照《建筑设计防火规范》中针对民用建筑的耐火极限小时数。因此，集控楼的耐火极限要高很多，防火费用也高。这也是国内项目集控楼往往采用混凝土结构而不是钢结构的一大原因。
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《美国钢结构设计手册》[4]里对结构防火提出了两个有关的特性：可燃性和耐火性。这两个特性决定了结构体系的选择和设计。
石材、混凝土、砖和钢等属于不可燃材料，木、纸和塑料是典型的可燃材料。与不可燃建筑相比，可燃建筑规范对可燃建筑的容许尺寸的限制程度要多很多。
美标将结构的抗火能力定义为火灾中楼板、墙体、隔断、次梁、主梁和柱等建筑构件防止火灾向邻近空间蔓延或火灾中结构功能仍不丧失的能力。结构抗火规定是以按“建筑结构及材料抗火试验标准方法(Standard Methods of Fire Tests of Building Construction and Material)”(ASTM E119)[5]进行试验结果为依据的。ASTM E119规定的抗火能力以时间来定义，在这段时间里受到“标准火灾”作用的结构构件能够持续抵抗火灾的蔓延或仍不丧失结构功能。
NFPA 5000(NFPA 5000® Building Construction and Safety Code® 2009 Edition)[6]里根据结构建造方式不同，将结构类型分为Type I～Type V。分类方式的不同直接导致对耐火时限以及细节规定处的不同。
其中TYPE I和II指的是防火墙、结构构件、墙体、拱、楼板和屋面均是由不可燃材料或(批准后的)有限可燃材料建造。电厂建筑都属于此类。而根据NFPA 5000表7.4.1，可以根据建筑物的尺寸、层数、高度和是否设喷淋系统来决定具体的防火类型子项(如TYPE I 442，TYPE II 222，111，000等)，见表2。
Construction Type TYPE I TYPE II TYPE III TYPE IV TYPE V 442 332 222 111 000 211 200 2HH 111 000 S N S N S N S N S N S N S N S N S N S N Max building height(ft) UL UL 420 400 180 160 85 85 75 55 85 65 75 55 85 65 70 50 60 40 OCCUPANCY Assembly>1 000 UL 4 UL 4 12 4 3 2 1 NP 3 2 NP NP 3 2 3 2 NP NP UL UL UL 15 500 8 500 14 000 NP 15 000 11 500 NP Assembly>300 UL 4 UL 4 12 4 4 3 2 1 4 2 1 1 4 2 4 2 1 1 UL UL UL 15 500 8 500 14 000 8 500 15 000 11 500 5 500 Assembly≤300 UL 7 UL 7 12 7 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 4 3 2 1 UL UL UL 15 500 8 500 14 000 8 500 15 000 11 500 5 500 Assembly，outdoor UL UL UL UL UL UL UL UL UL UL 4 3 3 2 4 3 3 2 2 1 UL UL UL UL UL UL UL UL UL UL Business UL UL UL UL 12 11 6 5 5 4 6 5 5 4 6 5 4 3 3 2 UL UL UL 37 500 23 000 28 500 19 000 36 000 18 000 9 000 Industrial，ordinary hazard UL UL UL UL 12 11 5 4 3 2 4 3 3 2 5 4 3 2 2 1 UL UL UL 25 500 15 500 19 000 12 000 33 500 14 000 8 500 Industrial，low hazard UL UL UL UL 12 11 6 5 4 3 5 4 4 3 6 5 4 3 3 2 UL UL UL 37 500 25 000 28 500 18 000 50 500 21 000 15 000 Table 2.
Allowable Building Height and Area 另外，NFPA 5000里第7.4.1.3.7条特别提到，对于电厂结构(建造方式为TYPE I或TYPE II的汽轮机、汽机发电机、燃机发电机、余热锅炉等设备厂房)，当其特殊灾害可燃物均由自动喷淋系统保护，并满足NFPA 11，12，13，15，16，17，750，2001等规范时，可不受建筑物高度和面积限制。
美标里专门针对电站建筑的防火规范《NFPA 850》[7](《NFPA® 850 Recommended Practice for Fire Protection for Electric Generating Plants and High Voltage Direct Current Converter Stations 2010 Edition》)，专门应用于电站的消防指导。值得一提的是，NFPA 850所有消防体系文件中没有提到涂刷防火涂料的规定。
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以下通过实例来说明按照中美规范的要求，不同建筑物的耐火极限小时数的确定方法。
1)某项目燃机房尺寸22.5 m×121.1 m×22.3 m(高)，单层，单层面积为2 725 m2(29 298 ft2)。依据美标NFPA 5000，火灾危险性分类为Ordinary hazard，单层面积大于TYPE II(111)所允许的最大面积25 000 ft2，因此应归为TYPE II(222)，即梁柱耐火极限均为2 h。按照中国规范，梁柱的耐火极限为0.25 h。主油箱附近构件耐火极限为0.5 h。
2)某项目汽机房尺寸50 m×30 m×26.5 m(高)，三层，单层面积为1 500 m2(16 130 ft2)。依据美标NFPA5000，火灾危险性分类为Ordinary hazard，面积和层数均符合TYPE II(111)所允许的数值，因此可归为TYPE II(111)，即梁柱防火时限均为1 h。按照中国规范，梁柱的耐火极限为0.25 h。主油箱附近构件耐火极限为0.5 h。电缆夹层承重构件耐火极限为1 h。
3)某项目集控楼尺寸32 m×35 m×21 m(高)，四层，单层面积为1 120 m2(12 043 ft2)。依据美标NFPA 5000，火灾危险性分类为Ordinary hazard，面积和层数均符合TYPE II(111)所允许的数值，因此可归为TYPE II(111)，即梁柱防火时限均为1 h。按照中国规范，对于集控楼，查阅中国规范时采用《建筑防火设计规范》的民用建筑，柱的耐火极限为2.5 h，梁为1.5 h。
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本文介绍了按照中国规范和美国规范对于钢结构耐火极限的不同要求。值得一提的是，针对美标的耐火极限要求，目前国内各大设计院存在两种不同的理解。一派的观点认为应当按照NFPA 5000的要求，根据建筑物层数、面积、灾害等级决定防火时限。另一派则认为由于NFPA 5000已提到对于电厂结构，可不受层数、面积等的限制，只需满足特定的防火规范即可，而针对电厂的特殊防火规范NFPA 850中并未提及耐火时限的问题，因此，可以按照NFPA 850里提到的设置喷淋设施等方式解决电厂的防火问题，而不用对钢结构采用涂刷防火涂料等防火措施。
针对目前海外项目的具体情况，由于设计合同的约定，在运用规范时应在中美规范中按更高的要求选用。而作为工程总承包方，设计院又往往面临尽量降低成本的巨大压力。鉴于此，在满足结构安全适用性的前提下，本文对海外电站项目钢结构的防火设计提出如下建议：
1)针对主厂房(包括燃机房、汽机房等)，建议按照NFPA 850的要求执行，不可燃物受到防火保护的前提下，可不对整个结构进行防火涂装，而是根据《火力发电厂与变电站设计防火规范》，对主油箱附近构件和电缆夹层的承重结构进行规定小时数的防火涂装。
2)针对集控楼，建议按照NFPA 5000里关于建筑物层数、面积、灾害等级等特征决定具体耐火极限小时数，进而确定梁、柱、楼板的具体时限要求。
3)针对电厂其他建构筑物，如栈桥、转运站等，建议按照NFPA 850和《火力发电厂与变电站设计防火规范》的要求执行，不对整个结构进行防火涂装。
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