陳湘勇

【摘要】鋼結構導熱快，環(huán)境溫度升高后材料性能迅速下降，造成結構變形嚴重甚至垮塌，所以，對于任何采用銅結構作為主要材料的結構物，如船舶、高層建筑、工廠及學校等等，必須重視其防火性能，盡可能降低鋼材的熱傳導性，延長其承載時間，為給搶險救援贏得時間。

【關鍵詞】鋼結構防火

【中圖分類號】TU545 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01-0377-01

鋼材是一種不會燃燒的建筑材料，它具有抗震，抗彎等特性。在實際應用中，鋼材既可以相對增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設計美感造型的需要；還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲，拉伸的缺陷。因此鋼材受到了建筑行業(yè)的青睞，單層，多層，摩天大樓，廠房，庫房，候車室，候機廳等采用鋼材都很普遍。但是，鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點，抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。特別是美國911災難，對于我們的震憾是非常強烈的，美國建筑師協(xié)會的成員RogerG.Morse先生，對紐約世界貿(mào)易中心雙塔的鋼承重結構耐火保護方面全面的調查研究報，報告顯示，鋼結構盡管不會燃燒，但是在火災中它是非常脆弱的。腐蝕對于鋼結構來說，其危害是慢性的，而火災則會在15-20分鐘左右就把一座鋼結構建筑摧毀?；馂膶τ谏拓敭a(chǎn)的損失，是極其巨大的。

隨著國民經(jīng)濟與鋼產(chǎn)量的提高，鋼結構已經(jīng)被廣泛應用于各類大跨度、多層和高層建筑中。大跨度工業(yè)廠房、倉庫、橋梁、體育場館；超高度鋼與混凝土組合結構的現(xiàn)代化的辦公樓，高聳的電視塔、還有結構復雜得建筑造型等。但是鋼結構防火是一個很關鍵的問題，下面就來談一下。

1、鋼結構的耐火性能

鋼結構防火性比較差，鋼材耐熱不耐高溫，隨著溫度的升高，強度和彈性模量下降，伸長率和線膨脹系數(shù)增大。這體現(xiàn)了鋼材溫度升高時強度下降塑性提高。鋼結構通常在450-650℃溫度中就會失去承載能力、發(fā)生很大的形變、導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因過大的形變而不能繼續(xù)使用，一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右。在600℃溫度左右強度就會降為零而失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導致建筑物崩潰倒塌。一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右，與建筑物耐火極限標準差距很大，也正是這一缺點制約了鋼結構的運用和發(fā)展。在我們日常生活中，由于各種自然原因和人為原因，火宅時有發(fā)生，并造成很大的災難。

2、鋼結構的防火處理方法

要使鋼結構材料在實際應用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。但無論采取何種方法，其原理是一致的。下面介紹幾種不同鋼結構的防火保護措施。

（1）外包層。就是在鋼結構外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，也可以采用噴涂法?，F(xiàn)澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結構表面涂抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

（2）充水（水套），空心型鋼結構內充水是抵御火災最有效的防護措施，這種方法能使鋼結構在火災中保持較低的溫度、水在鋼結構內循環(huán)、吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經(jīng)冷卻后可以進行再循環(huán)、或由管道引入涼水來取代受熱的水。

（3）屏蔽。鋼結構設置在耐火材料組成的墻體或頂棚內，或將構件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種最為經(jīng)濟的防火方法。

（4）膨脹材料。采用鋼結構防火涂料保護構件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結構幾何形體限制等優(yōu)點，—般不需要添加輔助設施，且涂層質量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現(xiàn)代的先進防火技術措施。

（5）噴涂防火涂料。這是目前我國廣泛采用的鋼構件防火措施，鋼結構防火涂料由于其防火隔熱性能好，施工不受結構幾何形體限制、易于施工等優(yōu)點，得到了廣泛的應用。國外鋼結構防火涂料研究較早，上世紀60年代，先后涌現(xiàn)出英國Nullifire公司S605鋼結構防火涂料、加拿大AD防火有限責任公司ADFirefilmⅡ型等一系列性能優(yōu)異的鋼結構防火涂料。我國從80年代初開始研制鋼結構防火涂料，由公安部四川消防研究所研制出第一種鋼結構防火涂料-LG鋼結構防火涂料。90年代以來，我國鋼結構防火涂料發(fā)展迅速，產(chǎn)品類型由最初的厚涂型發(fā)展到薄涂型、超薄型，比較典型的是大連福嘉集團為國家體育場提供的鋼結構防火涂料，以及適用于室外鋼結構的薄層SWB膨脹型防火涂料，到目前為止，已有許多性能優(yōu)良的產(chǎn)品應用于工程建設中，鋼結構防火涂料體系已發(fā)展到跨行業(yè)研究。

鋼結構防火涂料法就是在鋼結構上噴涂防火涂料以提高其耐火極限。目前，我國鋼結構防火涂料主要分為薄涂型和厚涂型兩類，即薄型（B類，包括超薄型）和厚型（H類）。薄型涂層厚度在7mm以下，在火災時能吸熱膨脹發(fā)泡，形成泡沫狀炭化隔熱層，從而阻止熱量向鋼結構傳遞，延緩鋼結構溫升，起到防火保護作用。其主要優(yōu)點是：涂層薄，對鋼結構負荷輕，裝飾性較好，對小面積復雜形狀的鋼結構表面的工比厚型要容易；厚型涂層厚度為8-50mm，涂層受熱不發(fā)泡，依靠其較低的導熱率來延緩鋼結構溫升，起到防火保護作用。兩者具有不同的性能特點，分別適用于不同場合，但是，無論那種產(chǎn)品均應通過國家檢測機構檢測合格，方可選用。

必須指出的是，防火涂料只是半成品，必須得通過涂覆施工將涂料涂覆在被保護鋼結構的表面，形成耐火隔熱保護層，才能實現(xiàn)防火涂料的功能。如果涂覆施工過程不能得到有效的控制，鋼結構仍得不到合格的保護涂層。因此，要求鋼結構防火保護工程的施工隊伍一定要經(jīng)過專業(yè)培訓并具有較高的管理水平，才能得到高質量的耐火隔熱保護涂層。

涂膜的質量直接影響裝飾效果和使用價值，而涂膜的質量又決定于涂料和施工的質量。劣質的防火涂料自然不能得到優(yōu)質的涂膜，而優(yōu)質的防火涂料如果施工不當也不能得到性能優(yōu)異的涂膜。因此要達到預期的裝飾和防火保護效果，必須采用正確的施工方法，并在實踐中改進和完善，形成規(guī)范并嚴格執(zhí)行。

施工工藝條件對涂料的綜合性能有著重要的影響。防火涂料的施工應由經(jīng)過培訓并取得資質的專業(yè)施工隊進行。施工中的安全和勞動保護應符合國家現(xiàn)行的有關規(guī)定。施工現(xiàn)場質量管理應有相應的施工技術標準、質量管理體系、質量控制及檢驗制度、施工方案等文件予以支持。

結束語

鋼結構在建筑上的應用越來越廣泛，鋼結構耐火極限低，一旦發(fā)生火宅，防火處理不到位，以鋼結構為主要承重構件的建筑物就會迅速坍塌下來，給人民生命財產(chǎn)將造成不可估量的損失。目前的鋼結構防火處理方法基本能滿足規(guī)范規(guī)定耐火時限要求，但是新的防火方法還有待于研究。

參考文獻

[1]《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》CECS200：2006

[2]《鋼結構防火涂料失效原因》韓雷任蘇暉