鋼結構防火保護方法探析

■林碧群

（福建省莆田市公安消防支隊城廂區大隊 福建 莆田351100）

鋼結構防火保護方法探析

■林碧群

（福建省莆田市公安消防支隊城廂區大隊 福建 莆田351100）

我國的建筑類型多種多樣，建筑特點也是截然不同，而鋼結構作為一種比較重要的應用較為廣泛的建筑類型，它的防火保護工作關乎整個國民的生產安全和社會穩定，因此加強對鋼結構防火方法的研究是順應整個經濟發展和社會穩定的需要。本文從防火方法角度出發，對鋼結構的防火方法進行深入的探究，對傳統的防火方法進行探討，對新型的防火方法做出進一步的展望。

鋼結構建筑防火方法探析

0 前言

隨著我國經濟的不斷增長、科技的不斷進步，我國的建筑水平也在穩步提高，新的建筑思路，新的應用材料，新的建筑方式正在科學技術的帶領下不斷地涌現。而鋼結構作為目前建筑領域應用最為廣泛，技術最為成熟的建筑類型，不僅能夠很好的適應當前的建筑潮流，而且與混凝土等傳統結構相比更是有著得天獨厚的優勢。但鋼結構耐火性較差，例如911事件發生后，世貿大廈整個鋼結構建筑物在飛機爆炸產生的高溫下僅僅堅持了不到30分鐘便轟然倒下，造成了3000多人遇難和1000多億損失，因此對鋼結構要進行防火保護。

1 鋼結構的優缺點

鋼結構建筑目前之所以能夠應用在強度要求較高，跨度較大的建筑上，是因為鋼結構具有強度大，韌性好，強抗震性的特點，因此在一些大型建筑的身上便能夠看到許多的鋼結構；同時與其它建筑類型相比，鋼結構建筑完工快，施工效率高，建筑成本降低，這就是鋼結構最大的優勢。

然而鋼結構的缺點也是顯而易見，鋼結構建筑耐火性較差，據統計溫度為45℃時,鋼材的屈服強度將降低1/2;溫度達到70℃時,鋼材屈服強度變為0。鋼結構在溫度達到400℃

時，其強度降低1/3；溫度達到500℃，其強度降低1/2；溫度達到600℃時，其強度降低2/3，很容易失去其結構的穩定性；同時作為鋼鐵材料它的傳導熱的能力也是非常突出，因此面對火災，鋼結構建筑物很容易發生形變。附表1：建筑構件的燃燒性能和耐火極限。

2 結構防火保護的方法

2.1 涂抹防火涂料法

涂抹防火涂料主要針對鋼材料耐火性較差的特點，根據涂料厚度分為超薄型涂料，薄型涂料和厚型涂料，超薄型涂料厚度不超過3mm,薄型涂料厚度在3mm-7mm之間，薄型涂料粘性強度≥0.17mpa,耐水性≥24h，耐火時效不低于0.7h；厚型涂料厚度在7mm-45mm之間，密度≤600 kg/m3粘性強度不低于0.05Mpa，熱傳導［W/（m K）］≤0.11；抗壓強度≥0.4Mpa；耐水性≥24h；耐凍次數≥18次；它的原理是將防火涂料均勻的涂抹在鋼結構上，當發生火災時，涂抹的防火涂料，便能有效的起到隔熱作用，有效的延緩鋼結構到達臨界溫度的速率。這種方法也是目前最為人們所接受的方法，原因在于它的方法簡單，成本較低，效果明顯，而且有些涂料還起到防腐蝕，防生銹以及裝飾的功能，可謂是一舉多得，但是涂抹防火涂料僅僅能夠延緩鋼材料溫度升高的速率，并不能完全的隔熱，因此還有一定的局限性。

2.2 附著耐火層法

對鋼結構表面附著耐火層也是目前建筑市場上很普遍的一種方法，其原理與涂抹法類似，都是通過在鋼結構表面附著防火板，防火板厚度在7mm-14mm之間，當發生火災時隔絕熱量，從而很好的保護鋼結構。目前市場上應用較廣的防火板主要有混凝土，水泥，瓷磚等隔熱較強的材料，將鋼結構包裹在上述幾種隔熱材料中有機的整合到一起，當發生火災時，外面包裹的防火板便能夠很好地隔熱。而近幾年興起的防火厚板技術其實與上述耐火層原理相同，只不過防火厚板具有導熱性差，導熱指數≤0.08W/mK，同時材料堅固耐彎折，抗折強度為0.7～2.4MPa;密度較小在400～500kg/m3左右,同時耐1000℃以上高溫，在高溫烘烤下3h，體積收縮≤3%，因此這種厚板具有更加突出的防火功能。

2.3 屏蔽法

屏蔽法是將耐火材料放置在鋼結構的周圍，當發生火災時，鋼結構旁邊的耐火層可以隔絕熱量，保護鋼結構，延緩鋼結構溫度的升高速率，原理與附著耐火層類似，不過附著耐火層法是將耐火層緊密的包裹在鋼結構上，而屏蔽法還有一定的空隙，這就是兩者最大的不同。

2.4 水噴淋法

水噴淋法的工作原理是將要保護的鋼結構的頂部安裝高溫預警噴頭或者煙霧預警噴頭，當發生火災時，高溫的火焰或者濃煙會觸發高溫預警或者煙霧預警，噴頭會自動噴發流水在鋼結構上，在鋼結構上形成一層水流保護鋼結構免遭高溫侵蝕，當然在某些特殊場合像是酒店或者商場，有些高溫預警噴頭會起到一定的滅火作用。水噴淋法由于其原理簡單，成本低廉，防火效率高，還能抑制火勢蔓延，已經大范圍的應用在很多服務類場所。

2.5 充水法

充水法適應于空心鋼結構，其原理是在空心的鋼結構中注入冷水，水的比熱容比較高，當發生火災時，利用鋼結構傳導熱的特點，鋼結構中的水可以吸收大量的熱量，從而降低鋼結構的溫度，使其達不到鋼結構的臨界溫度，保護鋼結構；同時空心鋼結構中的水是循環利用的，當水的溫度過高時便會通過循環系統交換熱量，從而可以長期保持對熱量的吸收。

以上五種方法是當前市面上應用范圍比較廣泛且效果比較顯著的方法。像是涂抹防火涂料法，附著耐火層法，屏蔽法，水噴淋法這四種方法有著原理性的一致性，都是在鋼結構上添加隔熱層，可以有效地隔絕熱量，延緩鋼結構溫度上升速率，從而有效的彌補鋼結構耐熱性差的缺陷。而最后一種方法充水法則不然，它的原理是當火焰高溫接觸鋼結構時，通過鋼材料的傳導熱將結構中的熱量傳遞到空心鋼結構中的水中，再通過水循環將溫度傳導出去，從而有效的將溫度控制在鋼結構的臨界溫度之下，利用這種原理保護鋼結構。

3 結束語

建筑行業的快速發展離不開防火材料和防火方法的研究和突破，而對于像鋼結構這種目前被大規模使用的建筑類型，如何更好的解決其耐火性差的短板，將成為以后防火方法研究的重點。以上五種方法應用于各行各業，每種方法都有其特殊性和局限性，在做防火措施時，應當充分考慮鋼結構上的不同位置適合哪種方法，哪種防火材料與當前結構類型最匹配，使用哪種工藝手段才能更有效地降低防火成本，以及考慮不同工程需要的防火時效性等問題，根據具體問題和具體工作，做出科學合理的防火措施才是今后鋼結構防火方法實施的核心。

[1]閆百慧,侯靜.建筑鋼結構的防火處理 [J].中國新技術新產品,2009(2).

[2]鋼結構防火涂料應用技術規程.公安部四川消防科學研究所,1990.

TU998.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-12-476-1