浅谈钢结构防火的重要性

【摘要】钢结构导热快，环境温度升高后材料性能迅速下降，造成结构变形严重甚至垮塌，所以，对于任何采用铜结构作为主要材料的结构物，如船舶、高层建筑、工厂及学校等等，必须重视其防火性能，尽可能降低钢材的热传导性，延长其承载时间，为给抢险救援赢得时间。

【关键词】钢结构防火

【中图分类号】TU545 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01-0377-01

钢材是一种不会燃烧的建筑材料，它具有抗震，抗弯等特性。在实际应用中，钢材既可以相对增加建筑物的荷载能力，也可以满足建筑设计美感造型的需要；还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲，拉伸的缺陷。因此钢材受到了建筑行业的青睐，单层，多层，摩天大楼，厂房，库房，候车室，候机厅等采用钢材都很普遍。但是，钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些难以避免的缺陷，它的机械性能，如屈服点，抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。特别是美国911灾难，对于我们的震憾是非常强烈的，美国建筑师协会的成员RogerG.Morse先生，对纽约世界贸易中心双塔的钢承重结构耐火保护方面全面的调查研究报，报告显示，钢结构尽管不会燃烧，但是在火灾中它是非常脆弱的。腐蚀对于钢结构来说，其危害是慢性的，而火灾则会在15-20分钟左右就把一座钢结构建筑摧毁。火灾对于生命和财产的损失，是极其巨大的。

随着国民经济与钢产量的提高，钢结构已经被广泛应用于各类大跨度、多层和高层建筑中。大跨度工业厂房、仓库、桥梁、体育场馆；超高度钢与混凝土组合结构的现代化的办公楼，高耸的电视塔、还有结构复杂得建筑造型等。但是钢结构防火是一个很关键的问题，下面就来谈一下。

1、钢结构的耐火性能

钢结构防火性比较差，钢材耐热不耐高温，随着温度的升高，强度和弹性模量下降，伸长率和线膨胀系数增大。这体现了钢材温度升高时强度下降塑性提高。钢结构通常在450-650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变、导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。在600℃温度左右强度就会降为零而失去承载能力，发生很大的形变，导致建筑物崩溃倒塌。一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，与建筑物耐火极限标准差距很大，也正是这一缺点制约了钢结构的运用和发展。在我们日常生活中，由于各种自然原因和人为原因，火宅时有发生，并造成很大的灾难。

2、钢结构的防火处理方法

要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致的。下面介绍几种不同钢结构的防火保护措施。

（1）外包层。就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。

（2）充水（水套），空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施，这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度、水在钢结构内循环、吸收材料本身受热的热量。受热的水经冷却后可以进行再循环、或由管道引入凉水来取代受热的水。

（3）屏蔽。钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一种最为经济的防火方法。

（4）膨胀材料。采用钢结构防火涂料保护构件，这种方法具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点，―般不需要添加辅助设施，且涂层质量轻，还有一定的美观装饰作用，属于现代的先进防火技术措施。

（5）喷涂防火涂料。这是目前我国广泛采用的钢构件防火措施，钢结构防火涂料由于其防火隔热性能好，施工不受结构几何形体限制、易于施工等优点，得到了广泛的应用。国外钢结构防火涂料研究较早，上世纪60年代，先后涌现出英国Nullifire公司S605钢结构防火涂料、加拿大AD防火有限责任公司ADFirefilmⅡ型等一系列性能优异的钢结构防火涂料。我国从80年代初开始研制钢结构防火涂料，由公安部四川消防研究所研制出第一种钢结构防火涂料-LG钢结构防火涂料。90年代以来，我国钢结构防火涂料发展迅速，产品类型由最初的厚涂型发展到薄涂型、超薄型，比较典型的是大连福嘉集团为国家体育场提供的钢结构防火涂料，以及适用于室外钢结构的薄层SWB膨胀型防火涂料，到目前为止，已有许多性能优良的产品应用于工程建设中，钢结构防火涂料体系已发展到跨行业研究。

钢结构防火涂料法就是在钢结构上喷涂防火涂料以提高其耐火极限。目前，我国钢结构防火涂料主要分为薄涂型和厚涂型两类，即薄型（B类，包括超薄型）和厚型（H类）。薄型涂层厚度在7mm以下，在火灾时能吸热膨胀发泡，形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递，延缓钢结构温升，起到防火保护作用。其主要优点是：涂层薄，对钢结构负荷轻，装饰性较好，对小面积复杂形状的钢结构表面的工比厚型要容易；厚型涂层厚度为8-50mm，涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构温升，起到防火保护作用。两者具有不同的性能特点，分别适用于不同场合，但是，无论那种产品均应通过国家检测机构检测合格，方可选用。

必须指出的是，防火涂料只是半成品，必须得通过涂覆施工将涂料涂覆在被保护钢结构的表面，形成耐火隔热保护层，才能实现防火涂料的功能。如果涂覆施工过程不能得到有效的控制，钢结构仍得不到合格的保护涂层。因此，要求钢结构防火保护工程的施工队伍一定要经过专业培训并具有较高的管理水平，才能得到高质量的耐火隔热保护涂层。

涂膜的质量直接影响装饰效果和使用价值，而涂膜的质量又决定于涂料和施工的质量。劣质的防火涂料自然不能得到优质的涂膜，而优质的防火涂料如果施工不当也不能得到性能优异的涂膜。因此要达到预期的装饰和防火保护效果，必须采用正确的施工方法，并在实践中改进和完善，形成规范并严格执行。

施工工艺条件对涂料的综合性能有着重要的影响。防火涂料的施工应由经过培训并取得资质的专业施工队进行。施工中的安全和劳动保护应符合国家现行的有关规定。施工现场质量管理应有相应的施工技术标准、质量管理体系、质量控制及检验制度、施工方案等文件予以支持。

结束语

钢结构在建筑上的应用越来越广泛，钢结构耐火极限低，一旦发生火宅，防火处理不到位，以钢结构为主要承重构件的建筑物就会迅速坍塌下来，给人民生命财产将造成不可估量的损失。目前的钢结构防火处理方法基本能满足规范规定耐火时限要求，但是新的防火方法还有待于研究。

参考文献

[1]《建筑钢结构防火技术规范》CECS200：2006

[2]《钢结构防火涂料失效原因》韩雷任苏晖