浅析钢结构建筑耐火特性及预防对策

摘 要：对于钢结构而言，具有较多优势特点，其中自重轻、施工进度快以及抗震性好都是其特征。与混凝土结构相比较，不仅十分环保，同时还能促进建筑产业化全面发展。从防火角度讲，钢结构虽属于不燃烧体，但不耐火。而混凝土价格比钢结低，同时耐火性能较好。在住宅建筑中，钢筋混凝土结构广泛应用。因此，在新形势下，只有在真正意义上提升钢结构耐火性能，才能更好被推广钢使用。文章指出了钢结构的耐火性，并分析了提升钢结构耐火性能对策，最后提出了防火保护对策。

关键词：钢结构建筑;耐火特性;预防对策

1、钢结构耐火性

就钢结构而言，耐火性能较差。钢材自身是不燃烧的，在火灾高温情况下，钢材强度以及刚度下降具有十分明显的特征，导致其承受荷载能力大大降低，甚至造成结构垮塌，这对内攻灭火救援的消防指战员生命安全带来巨大威胁。通常情况下，在200℃以内，钢材性能并没有较大变化，但在400-500℃这样的温度下，强度将急剧下降，在600℃，则表现为强度很低，基本不能承受荷载。由于钢材的物理性能，在火灾情况下，温度在400-600℃下，将会逐渐失去承载能力，出现变形情况，造成钢柱以及钢梁弯曲，由于严重变形导致不能承重，更为严重的是会出现垮塌这样的严重后果。

2、提升钢结构耐火性能对策

对于钢结构耐火性能来讲，可以从以下几点进行考虑，例如材料以及构件和结构等等。另外，提升钢结构耐火性能最为主要的环节则为防火保护措施。

2.1增強钢材耐火性能。对于钢结构耐火性能来讲，钢材起到了决定性作用。因此，增强钢材耐火性是十分重要的，能够有效提升钢结构抗御高温的特性。在建筑钢材中，主要是将耐高温合金元素添加到钢材之中，例如Mo、Cr等。确保钢材在一定温度下，例如600℃时，屈服强度不能低于常温屈服度，同时相关性能和具体规格结构应一致。另外，由于具有较好的耐火性能，在施工过程中，可以降低保护层厚度，同时可减少使用防锈漆，能够节约较多的成本。

2.2利用抗火能力较强的构件。利用钢混组合构件，例如钢筋混凝土柱以及钢管混凝土柱等，能够增强耐火极限，同时钢管拥有越大的直径，耐火时间就越长。还可以将非燃烧体分离构件等，例如非燃烧体为钢构件，能够进行防火保护，不需要另外做防火保护层。针对裸露的钢构件，可以利用相关防火保护构造。

2.3利用抗火有利结构模式。利用钢混组合结构，例如钢板混凝土组合剪力墙结构，或者在一些关键部位，例如楼板以及楼梯等处，这种部位对防火性能、耐火等级要求较高，应利用钢筋混凝土结构。在钢结构防火保护构造上，应既考虑坚固性又要兼顾合理性，这样才能更好的对建（筑）物进行施工以及装修。

3、利用有效的防火保护对策

对于钢结构防火保护对策，主要是针对已有钢结构而言，对其进行额外抗火加工。在原有结构上，进行外涂以及屏蔽等形式，增强钢结构抗火性能。在当前形势下，利用范围较大的防火保护对策主要分为三种，第一，外包层法。第二，屏蔽法。第三，水冷却法等。

3.1外包层法。对于外包层法，是利用较多的钢结构防火保护对策。依据构造形式不同，可以分为3种。一种是紧贴包裹法，另一种是空心包裹法，最后一种是实心包裹法。第一，紧贴包裹法。将钢材表面覆盖一层防火涂料，这样能够形成一种耐火隔热保护层，能够增强钢结构耐火极限。在选择钢结构防火方法中，应以构件耐火极限为基准。对于紧贴包裹，在钢结构建筑耐火极限要求是1-4h中十分适用。钢结构防火涂料，依据涂层厚度和性能特征进行划分，可以分为薄涂型以及厚涂型。对于前者而言，具有一定的装饰性，因其具备较好的抗振性以及重量轻等优势。一般利用薄涂型钢结构防火涂料，主要是利用在室内裸露钢结构，或者是耐火极限在一定规定下进行应用。而厚涂型钢结构防火涂料，具有耐老化以及无害以及不毒等优势。主要是利用在耐火极限在1.5h以上，或者是室内隐蔽钢结构当中。紧贴包裹法是一种十分常见的钢结构防火方法，在一般工程当中都有利用。例如广州会展中心以及图书馆工程钢结构当中都有利用。第二，空心包裹法。主要是利用防火板，在钢构件外围，利用钢构件进行包裹。在钢结构防火用板材当中，分为厚板以及薄板。防火薄板利用厚度大约在5-14mmm左右，主要是利用在吊顶以及钢梁和钢柱中。而防火厚度利用厚度在20-45mm左右，可以在钢结构防火当中进行有效利用。空心包裹法在耐火极限上要求在1.4-3.5h钢结构建筑中。第三，实心包裹法。主要是进行浇筑混凝土，或者是进行砌筑耐火砖，将钢件进行包裹，确保钢构件处于一种完全封闭状态。具有一定的优势，例如强度高，同时十分耐冲击。但也存在着一定的缺点，主要体现在混凝土保护层会占用较大的空间，同时施工十分麻烦。尤其是钢梁以及斜撑上施工具有困难性。对于表面装饰的钢结构，可以利用涂敷厚涂型防火涂料。

3.2屏蔽法。对于屏蔽法来讲，主要是在钢构件迎火面中，将阻火屏障进行设置。同时利用构件以及火焰进行隔开，假如建筑内部发生了火灾这样的情况，火焰不能对钢构件造成严重伤害。对于屏蔽法来讲，在钢结构屋盖系统当中起到了保护性作用。在钢结构中，屏蔽法是一种防火屏障措施。对于钢构件来讲，是一种十分经济的防火方法。但利用过程中应注意吊顶接缝，同时还应注意孔洞应十分严密，这样才能避免出现窜火的现象发生。在当前一些轻钢结构厂房，或者是大跨度建筑中，钢结构材料都是在室内裸露的，因此，不适合利用这种防火对策。

3.3水冷却法。在水冷却法当中包含了两方面内容，一种是水淋冷却法，另一种是充水冷却法。水淋冷却法主要是将自动喷淋系统布置在钢结构上。当发生火灾过程中，应将喷淋系统进行启动。这样能够在钢结构表面形成一种水膜，进而受到保护作用。这种方法在高层建筑中具有灵活的运用，例如在同济大学土木新楼当中，就利用了水淋冷却法。

充水冷却法，主要是以空心钢构件为主，向其中进行充水。在钢结构下，水在不断循环，并吸收钢材自身热量。确保钢材在火灾中保持一定的温度，不会由于温度高而缺少承载能力。从理论角度讲，以上这两种是钢结构防火最行之有效的方式。但由于具有一定的技术难度，同时出于建筑物自重等原因。为了防止水冻结，还应将抗冻剂利用其中，具有十分昂贵的费用。因此，在国外应用也较少。

4、有效选择防火方法

对于钢结构防火技术来讲，在钢结构安全性能中具有重要作用。在设计过程中，应依照建筑的不同，选择构件耐火极限。在进行比较作用下，进而选择最为合适的防火保护方法，最终达到经济安全目的。在钢柱以及钢梁中，主要利用的防火对策是防火涂料以及防火板材保护。而在压型钢板组合楼板当中，主要利用的是防火涂料保护，除此之外，还可以将粘贴防火板材保护利用其中。在钢屋盖防火保护对策中，可以对防火涂料进行严格化利用，还可以将水淋冷却法以及屏蔽法保护进行利用。

结束语

总而言之，在当前形势下，对钢结构建筑进行有效推广，顺应了时代社会发展需求。伴随科学技术的快速化发展，建筑材料也会得到创新发展。在不久的未来，钢结构防火还会出现新技术对策。因此，提升钢结构防火性能是十分重要的。攻克这以难关具有一定的现实意义，同时还应坚持绿色建筑以及安全建筑。

参考文献

[1] 董新明，亓延军.由典型火灾论钢结构建筑防火与抗火设计.消防科学与技术，2015（5）： 46～ 49

[2] 殷李革.性能设计方法在钢结构建筑防火设计中的应用.消防科学与技术，2016（4）： 15～ 18

[3] 吴剑锋，王彩华，张丽娜. 提高钢结构抗火性能的措施[J].河南建材，2019，（2）：27 - 28.

作者简介：任大同（1979---），男，四川通江人，本科，工程师，研究方向：消防监督