關于對建筑鋼結構的耐火性的思考

【摘要】鋼結構具有很多優點，比如說強度高、抗震能力好、重量輕等，用于施工還可以減少施工時間、可再回收等。然而鋼結構也有自身的不足，耐溫性差是主要問題，這樣對鋼結構建筑造成了嚴重威脅，很大程度上影響了鋼結構的進步和發展。本文就針對鋼結構的耐火性問題進行深入的研究分析，在鋼結構施工等方面提出了一些合理性建議。

【關鍵詞】鋼結構；耐火性；建筑；施工；思考

1 前言

隨著社會和人們生活質量的不斷進步與提高，人民對建筑材料的綠色環保質量有了更高的要求。與傳統混凝土結構相比，建筑鋼結構有很多優點，比如在有的施工中需要在到達現場前先加工，到達現場后就可以裝配使用，鋼結構就滿足了這一要求，并且它能夠以較高精確度和完整度的裝配來達到加快施工時間的效果。此外，鋼結構還因其節能、節水、造價低、可回收使用等特點，而被號稱為“綠色建筑”，被廣泛的推廣使用，但在應用的過程中卻發現了一些問題，那就是耐火性差，并且加上有一定的可燃性，受熱強度降低的影響極大，可能會導致建筑物的倒塌等情況的發生。

2 建筑鋼結構的耐火性分析

建筑鋼結構的耐火性由鋼材本身決定，雖然鋼材具有不燃燒和良好耐熱性的特征，但當溫度不斷升高，鋼材就會不斷增大變形，它的強度也會隨著不斷下降。具體來說，在二百攝氏度范圍內，鋼材性能比較穩定，但在430～540攝氏度左右，鋼材強度就會不斷降低，直到六百攝氏度就無法承受任何負荷。因此，在火災發生時，達到四百五十攝氏度時，鋼結構會發生很大程度的變形，鋼結構彎曲，失去了承載能力，從而不能正常工作，使建筑發生坍塌。

鋼結構遇到高溫，無可避免的使構件產生變形，所以，只能最大程度的提高鋼結構的耐火極限，保證鋼結構在火災發生時能夠堅持一定時間的不倒塌。以一系列實驗事實可得，常用鋼結構的耐火限度為十五到三十分鐘內，根據國家有關的規定，承重墻、樓梯間和防火墻、柱的一級耐火極限分別為2小時和3小時，比可見覆蓋耐火保護層的耐火極限要高出很多，這種未覆蓋耐火保護層的要求根本達不到建筑安全防火的要求，因此應從多方面對鋼結構的耐火性進行規范提高，將鋼結構的耐火性作為重要的環節。

3 鋼結構的特點

鋼結構的施工時間較短，并且空間大。鋼材的抗側彎和抗壓的強度都可以達到混凝土強度的一倍還多，所以，在相同的強度下，鋼結構可以有效增加空間。同時，鋼結構可循環性較好，因為鋼結構的材料能夠實現循環再生利用，有效的較少了建筑垃圾的產生。此外，鋼結構的抗震性能很好，因為，鋼結構屬于柔性結構材料的范疇，具有重量輕的特點，可以很好地減少地震等災害的影響程度。鋼結構耐火性能很差，導熱系數要比混凝土結構大很多，耐火性差很多。鋼結構還具有耐腐蝕性差的特點，這是因為結構表面的原子和空氣結合后，氧化成氧化鐵銹，從而導致鋼結構的安全受到威脅，建筑壽命明顯縮短，所以應將鋼結構的抗腐蝕性能增加，確保鋼結構的使用時間。

4 應不斷提高鋼結構的耐火性

4.1 可以采用建筑耐火、耐候鋼

通常的鋼材耐火性能較差，但經過一些技術的加工，添加一定的成分，使鋼材的材料組成有所改變，就會達到改變鋼材的組織結構的目的，從而起到提高鋼材耐火性的作用。經過加工過的鋼材溫度達到六百攝氏度時，強度就會明顯下降，達到30%以下，加上具有較好耐火性表的特點，在施工過程中，可以起到在一定程度上減少鋼材保護層厚度的作用，有的甚至可以不使用防銹漆，很大的降低了成本。所以這種耐火、耐候鋼的技術應大力推廣應用。近年來，很多企業已經將耐火、耐候鋼應用到建筑生產中，耐火、耐候鋼已成為鋼結構建筑的重要用材來源。

4.2 可以適當應用耐火能力較強的構件

由于純鋼的耐火能力較差，所以可以適當采用混凝土組成混合構件，需要時可在建筑結構的關鍵部位采用鋼筋混凝土結構。例如柱子部位，使用鋼管混凝土，很大的提高耐火極限。而類似于樓梯、樓板的部位，應盡量使用鋼筋混凝土材料。

4.3 增加對耐火性的改良

針對鋼結構耐火性差的特點，在研究耐火構件時應注意防火措施的實施。由于鋼材本身不能耐熱，達到極限高溫會導致形體變形而產生事故，所以應采取一些有效措施，來彌補耐火性差的缺點，從而有效保證人們群眾的生命財產安全。阻隔技術可以采用將鋼材和火焰的接觸部位阻斷的屏蔽式，使火焰和煙氣不能直接與鋼材接觸，降低鋼材由于受熱而升溫。

4.4 充分利用包覆耐火板和防火涂料等

可以將耐火板材包裹在建筑鋼結構的構件上，可以避免火焰和鋼體的接觸，有效提升鋼結構的耐火性。選用時可以考慮石膏板和碳酸鈣板等材料。這類鋼板在鋼柱的應用中充分考慮到防火的成本、空間和防火性能等方面因素，是目前理想的用材。此外，還可以應用涂刷防火涂料，防火涂料不會受到鋼結構的集合形狀的干擾，這種簡單的方法可以有效將耐火時間延長，取得良好的經濟和實用的效果。

4.5 采用合理的防火預案和保護方法

鋼結構的防火保護工作應該科學、有效、經濟和易于施工及裝修。當非燃燒體存在，并與鋼結構處在同一平面時，應可以充分利用非燃燒體起到保護鋼結構的目的。對于暴露在外邊的鋼結構，可采取防火構造的作法。通常采用的鋼結構防火的措施有外包混凝土，外包防火板和噴防火涂料等。

4.6 采用截流法

這種方法可有效截斷和阻礙火災發生時產生的熱量在構件部位傳輸，使得構件在一定時間內，溫度不會增加太快，不至于超過耐火的臨界溫度。具體操作時可以在其表層使用一層保護型材料，使火災的熱量轉到保護材料中，最后傳給構件。選用的材料必須導熱系數不大，有較大的熱容，可以確保熱量想構件的傳輸被阻止。

5 結束語

目前，世界范圍內都在倡導節能減排，建筑鋼結構因綠色環保的特點，而深受各國的青睞，在各個國家逐漸普及，在例如我國等發展中國家，鋼結構具有更廣闊的市場和發展空間。我國鋼產量居世界前列，為鋼結構的發展起到了很好的推動作用。鋼結構已被廣泛應用到建筑的很多方面，倉庫、辦公樓和橋梁都有鋼結構的應用。鋼結構因其可塑性而被廣泛的應用，但現代建筑因安全因素，對鋼結構的耐火性能提出了更高的要求。隨著經濟的發展和提高，鋼結構終將得到廣泛的認同，使得鋼結構的耐火性能成為關注的重要方面，應不斷提高鋼結構及其輔助構件的耐火性能，積極采取科學有效的措施，使鋼結構的耐火性能得到提高，促進建筑鋼結構的良好發展。同時應兼顧美觀性和實用性，吸取更多的經驗，充分考慮我國鋼結構的不足，對缺點和問題進行改正，有效減少人們生命和財產的安全。

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