建筑鋼結構防火保護方法分析

龍濤

（中交第二航務工程局有限公司，湖北武漢 430000）

0 引言

目前，在我國的建筑行業領域，鋼結構建筑的應用越來越廣泛，與此同時，因為鋼結構相對于其他建筑來說具有非常好的強度，而且經濟環保施工的周期也相對較短，墻體耐腐蝕性以及抗震性能非常優良，符合我國當前經濟社會發展的需要，更加契合了我國的可持續發展策略，所以在建筑設計過程中，對于鋼結構的保護也是同樣重要的。

1 鋼結構的耐火性能與耐火極限

鋼結構耐火試驗溫度是在各種國際耐火構件溫度極限試驗中，能抵抗火災到到構件失去穩定性或者完整性的抵抗最高溫度的時間。

通常情況下，建筑的鋼材本身并不會著火，但是新型鋼材在著火之后，受室內溫度的影響非常大，在250℃以下，鋼材的耐溫性就會明顯下降，鋼材的耐溫性和沖擊韌性明顯下降，超過300℃時屈服點和外部溫度極限點的沖擊強度略有下降。在建筑火災的情況下，當荷載高速移動時，在失去一定溫度平衡后溫度穩定的建筑火災中，鋼結構建筑材料板的臨界溫度一般穩定在500℃左右，而一般大型建筑火災中的臨界溫度一般可高達800～1000℃。因此，火災發生后，一些高溫下的鋼結構可能會迅速開裂，局部發生塑性變形，導致一些整體局部塑性破壞，很可能會引發重大火災。

2 建筑鋼結構的特點

建筑中的鋼結構雖然可以有效防止鋼筋混凝土材料的彎曲和拉伸，但其鋼結構不容易耐高溫。隨著空氣和溫度的變化，鋼材的彈性和強度也減弱，膨脹系數逐漸增大和上升?？梢钥闯觯ㄖ袖摻Y構的彈性和強度隨著空氣和溫度的升高而降低，但材料的柔韌性得到提高。一般來說，如果建筑物中的鋼結構在售火候溫度達到了600℃，那么這種鋼材的強度就會降低為零，也就是說，鋼結構的承載力和性能都會完全消失，最后導致建筑物倒塌的結果，如果鋼結構的外部沒有得到很好的保護，那么這些材料的受火極限時間大約只有15min，與其他建筑的耐火極限標準有很大不同。

3 鋼結構防火防護措施

實際上，鋼結構的構件相對于木材來說，耐火性很強，但是對于其他耐火材料相比的耐火性較差。在使用的過程中如果不采取相應的防火措施，加上起火溫度的影響，很容易讓建筑物垮塌，很大程度上會增加救援的困難，增大了救援的危險。因此，在發展建造鋼結構的建設中，要能夠認真的研究和設計具有針對性可行性的防火對策。我們需要結合實踐進行理論的應該，制定相應的防火策略，推行和利用建筑結構防火技術。首先，從材料的選擇上需要使用保溫或吸熱的材料，對鋼結構進行保護，從而防止火焰直接燃燒到鋼結構的內部，為鋼結構與火焰提供一層屏障，使火焰的溫度降低向鋼的傳熱速度，延緩鋼結構的受熱情況。

在以前防火防護技術中，我們一般使用最多的方法有以下幾個：

第一種方法是在鋼結構的構建上涂抹混凝土，用混凝土外層把鋼構件緊緊地包裹起來，這種防火措施較為簡單，而且混凝土的獲取途徑也非常廣泛，并且凝固后的混凝土加鋼構件非常堅固，雖然混凝土包裹剛構建的方法不會因為在火災情況下有破損，但是因為混凝土包裹構建起來的保護層非常厚，而且質量大，也導致施工成本增加，所以不建議使用這種方式防火。

還有一種應用較為廣泛的方法，那就是設立擋火屏障。在實際生活中表現為，用防火磚等一系列防火材料作為屏障，防止火情的蔓延，并且在火情來臨之際，將大型的鋼構件用防火材料包住，防止火焰的輻射，并且將一系列的鋼架結構處于一個受保護的地位，將它們與火情分隔開，這樣就能夠保護鋼架結構，避免直接暴露于火情之中。這種方法雖然較為有效，但是其方法操作不太靈活，因此也不是較為理想的應用方法。

圖1 鋼結構圖析

在目前的建筑中，很多建筑應用降溫來達到滅火的目的。他們充分利用鋼結構內部的空心的那部分的空間，在里面填充水，利用水的吸熱性能。其實這種結構類似于冰箱的冷卻管，這種方法真實有用，據相關實驗表示，這種方法可以有效減緩升溫速度，對滅火十分有效。但是這種方法，僅僅能夠應用于特殊部件，并且該結構需要蓄水池到一系列外援設備，并且需要的條件較為復雜，成本較為高，在處理生活中并不是很理想的方法。

在目前的生活中，鋼結構在建筑行業受到了廣泛的好評，于是其應用范圍也越來越廣。防火性能——這一廣受關注的一種性能，也越來越受到大家的重視。目前，科學家們通過嚴密的觀察以及一些設計與結構等，參考了傳統的過程中鋼的保護技能的原理，他們開發了鋼結構噴射保護系統以及防火涂料這兩項鋼結構的保護技術。

鋼結構噴射保護系統，實際上是在鋼結構上面噴射五級的防火材料。一般情況下，無機材料的附著效果很好，也就是不容易脫落。大多數材料都具有低密度，低導熱的絕佳性能。也就是說，在溫度很高的火場中，它能夠保護鋼結構并且使之厚度幾乎保持不變，這種材料能夠極大地保護鋼材料結構的穩定性，由于這項技術出色的表現，這種技術常常被應用在高精密材料的保護之中。

在目前的現代生活中，鋼結構的應用也在防火材料中體現，現在市場上的防火材料有兩種：①膨脹型防火涂料，它是一種超薄型的防火涂料，顧名思義，它的應用過程中是被涂成一層很薄的涂料。其基原料組成的有機體會在遇到火時，膨脹成為比自身大好幾倍的多孔層，如果能夠將它應用到鋼結構的防火，那么會極大地提升鋼結構的安全系數；②非膨脹型的防火材料。非膨脹型防火涂料，根據名字我們就可以知道，是一種不會膨脹的材料。它是一種無機的不導熱的材料，具有很好的不導熱的性能，如果應用在鋼結構上，也能夠大大提升鋼結構的耐火性能，從而增加鋼結構的穩定性與安全性。這兩類材料的出色防火性能的表現，深得廣大設計師的青睞，也在鋼結構上得到了實際的應用，在建筑行業擁有一席之地。防火涂料就這樣與鋼結構不分離，成了不可分割的一部分。

圖2 鋼結構解剖

4 結語

鋼結構本身的優越性很高，正是由于這份優越性使人們著迷，隨著人們對他的工作展開，這一神秘領域也被人們解開他的面紗，同時也給人們帶來了很多方便。我們有理由也有自信相信，在不久的未來，鋼結構的一系列發現將會造福全人類，隨著現代科學技術的提升，人們對鋼結構的產品的廣泛需求，鋼結構的探索得到前所未有的發展。鋼結構的產品在現代生活中應用越來越廣泛，通過其優異的性能，在不久的未來，在建筑行業其能夠撐起一片新的天地。