钢结构主要防火保护措施综述

李晓弟

摘 要： 现当今，随着我国钢结构建筑物的不断发展，钢结构防火问题显漪越来越突出和重要，为了满足建筑物高度高和跨度大的要求，钢结构的应用越来越普遍，可是钢结构的发展却被钢材耐火性能差这点所大大制约。本文主要介绍了钢结构的耐火极限、防火措施和耐火机理等。

关键词： 钢结构;防火;保护措施

【中图分类号】TU391 【文献标识码】A 【文章编号】1674-3733（2020）09-0235-01

引言：对当前钢结构抗火的主要方法进行总结、分类、分析，并从抗火效果、使用情况、成本、综合效益等进行了论述和对比，最后对工程中抗火方法选择给出一些建议。

1 概述

随着钢结构建筑的广泛应用，其抗火问题也越来越显著。本文针对当前国内钢结构采用的防火保护措施进行汇总，并依据是否允许热量传递到构件上将措施分为截流法和疏导法，并对这两种方法的基本原理和具体措施进行详细阐述，对这两种方法主要优缺点和适用范围等进行对比分析，同时也对应用最为广泛的包封法和喷涂法进行对比分析。最后得出结论在具体选择防火措施时，应综合考虑建筑物的结构形式、施工质量、成本与综合效益，根据工程实际来进行选择。同时应设置多道防火措施，来保护建筑。

2 钢结构的防火原理

一般普通的钢结构，即未进行防火处理的钢结构耐火极限大约为巧分钟，防火保护的目的就是让耐火极限达到设计规范的要求内。火灾时产生的热量传到结构，使钢材表面受热，由于钢材导热系数比较大，且钢结构构件大多是薄壁截面，都有较小的板厚，因此钢结构构件的内外温度差不多。因此当钢材表面受到高温时，会迅速引发到整个构件，进而导致结构承载力急剧下降乃至整个结构破坏因此防火保护的方式虽然有很多，但它的原理都是用耐火或者防火材料来抵抗温度蔓延，降低热量传递的熟读，延缓结构达到临界温度。

3 钢结构主要防火保护措施综述

3.1 喷涂法

喷涂法是将防火涂料喷涂在构件表面形成保护层或者将颗粒状无机纤维通过喷射法喷打在构件表面形成一定形状的纤维层材料。该方法具有施工方便简单，重量轻等特点，可以用于梁柱墙等各种构件及节点，不受形状限制，但会对环境造成一定的污染，并且对涂敷的基底与环境条件要求苛刻，对施工人员的技术要求较高。其具体的原理为：钢结构防火涂层对钢材基材起到了屏蔽作用，使得钢构件不直接暴露于高温火焰中;涂层吸热后部分物质分解形成水蒸气散热，起到了降温作用。通常根据高温下涂层变化情况分膨胀型（又称薄型）和非膨胀型（又称厚型）两大系列。

3.2 包封法

包封法是在钢结构外表添加外包层，外包层可以为防火板材或者具有防火功能的其他包覆材料。该方法具有重量轻、干式作业、施工方便、装饰方便、耐火性能及耐久性优越等特点。1）分类（1）外包混凝土或砌筑砌体。外包材料密度较大，硬度高，材料采用砌筑方式施工，外表面用水泥（或石膏）砂浆粉刷。常用的块状材料有各种粘土砖、粘土空心砖、加气混凝土砌块、陶粒空心砌块等。（2）防火板包覆。防火板根据密度不同可为低密度防火板、中密度防火板和高密度防火板;根据使用厚度的不同可分为防火薄板和防火厚板。常用防火板主要有纸面石膏板、纤维增强水泥板、纤维增强硅酸钙板、水泥蛭石板、水泥珍珠岩板、硅酸钙防火板、岩棉板和玻镁平板等。（3）复合防火保护（即在钢结构表面涂覆防火涂料或采用柔性毡状隔热材料包覆，再用轻质防火板作饰面板）。常用的柔性毡状材料有硅酸铝棉毡、矿渣棉毡、岩棉毡、玻璃棉毡等。2）技术要求（1）防火板的安装要求①防火板的包敷必须根据构件形状和所处部位进行包敷构造设计，在满足耐火要求的条件下充分考虑安装的牢固稳定;②固定和稳定防火板的龙骨粘结剂应为不燃材料，龙骨材料应便于构件、防火板连接。粘结剂在高温下应仍能保持一定的强度，保证结构稳定和完整;③防火板材或无机龙骨与构件粘贴面应做防锈去污处理，非黏贴面均应涂刷防锈漆;④当采用岩棉、矿棉等软质板材包覆时，为提高其美观性以及增强其表面防撞强度，宜采用薄金属板或其他不燃性板材对适当的部位进行包裹;⑤板材的防火包覆工程必须在钢结构安装及涂料工程验收合格及所有管线敷设完成后施工，嚴禁事后安装，破坏包覆板材。当管线贯通板材时，管线与龙骨以及管线与板材相交处的缝隙必须用耐高温粘结剂嵌缝;⑥当构件上设有加劲肋时，一般考虑将构件进行整体包覆，不再对加劲肋单独包覆;⑦水电管线应在墙上敷设，柱上仅允许预敷设金属电线管盒，严禁事后安装破坏包覆板材。开关盒、连接盒底部及周边与钢构件相交处需用垫板及耐高温无机粘结剂隔离封堵;管线与龙骨相交处缝隙必须用耐高温粘结剂嵌缝。

3.3 疏导法之水冷却法

疏导法最常用的方法是水冷却法，该方法主要应用在钢柱中，通过在空心封闭截面中注水，火灾时水吸收火传递给构件的热量，水通过循环、蒸发带走热量，从而使构件温度维持稳定，保证柱子温度不会升温过高而丧失承载能力。此法是理论上钢结构保护最有效的方法，但是这种方法对结构设计有复杂要求，水冷却设备也复杂且成本较大。例如在冬季时为了防止冻害，需要添加防冻剂、为了防止钢结构锈蚀，还需向水中掺入防锈外加剂等，导致了该方法应用较少。

结语：目前，在上述各类钢结构防火保护措施中，采用防火涂料进行阻燃的方法被认为是最有效的措施之一，钢结构防火涂料在90%的钢结构防火工程中发挥着重要保护作用。总之，设计人员只有在综合考虑各种钢结构防火保护措施的优缺点，结合工程实际情况进行合理的方案选择，才能有效地提高钢结构的安全性能。

参考文献

[1] 朱国珍.钢结构防火保护措施综述[J].工程建设与设计，2019（5）：68-71，75.

[2] 李国强.建筑钢结构抗火设计与防火保护措施[J].城市住宅，2019（6）：90-91.

[3] 魏东，孙秀山，刘应华，等.钢结构抗火研究进展[J].建筑钢结构进展，2019（4）：17-22.

[4] 舒毅飞，王丹.浅谈钢结构抗火设计及防火保护[J].山西建筑，2018，32（20）：81-83.

[5] 李国强，吴波，韩林海.结构抗火研究进展与趋势[J].建筑钢结构进展，2018，32（1）：1-13.