建筑鋼結構的防火處理

閆百慧　侯　靜

摘 要：隨著國民經濟與鋼產量的提高，鋼結構已經被廣泛應用于各類大跨度、多層和高層建筑中。大跨度工業廠房、倉庫、橋梁、體育場館；超高度鋼與混凝土組合結構的現代化的辦公樓，高聳的電視塔、還有結構復雜得建筑造型等。這些都是混凝土結構都很難實現的結構，而鋼材依據它自身得特點：自重輕，強度高，抗震性能好，工廠化加工并具有可裝配性，施工方便，安裝速度快等優點，并能實現各種外形復雜得建筑造型，因此建筑鋼結構近年來被廣泛應用。

關鍵詞：建筑鋼結構；鋼結構防火

1 鋼結構的優點及發展空間

我國鋼結構的發展與國外發達國家相比還有很大差距，這些差距將使我國鋼結構行業存在著較大的發展空間。根據國民經濟建設，按每年遞增7~9%速度發展，中國目前鋼結構制造業年產量600~700萬噸（包括工程建設和鋼結構制品）的能力將迅速擴大，按發達國家鋼結構產量占總鋼材產量10%計算，中國鋼結構的年產量應達到1700～2000萬噸。

基于以上來看，鋼結構必然隨著社會的發展，以其可靠得性能，日益完善得工廠化程度而被廣泛的推廣。

2 鋼結構的缺點

鋼結構具有耐腐蝕性能差和防火性差的缺點。

腐蝕問題可以通過涂刷高性能防護漆、定期得維護和研制提高鋼材本身防腐蝕性強的耐侯鋼來解決。

鋼材耐熱不耐高溫，隨著溫度的升高，強度和彈性模量下降，伸長率和線膨脹系數增大。這體現了鋼材溫度升高時強度下降塑性提高。鋼結構通常在600℃溫度左右強度就會降為零而失去承載能力，發生很大的形變，導致建筑物崩潰倒塌。一般不加保護的鋼結構的耐火極限為15分鐘左右，與建筑物耐火極限標準差距很大，也正是這一缺點制約了鋼結構的運用和發展。在我們日常生活中，由于各種自然原因和人為原因，火宅時有發生，并造成很大的災難。為了保證國民經濟的穩定持續發展和人們得生命財產安全，防止火災發生具有十分重大的社會意義和經濟意義。

3 鋼結構的防火處理方法

火災的發生機理非常復雜，單體建筑的防火設計是一個系統工程，一般分為防止起火及火勢擴大系統、防煙與安全疏散系統、機構耐火設計系統等。鋼結構防火屬于結構耐火設計部分。由于個系統具有統一性，鋼結構防火設計必須放在整個建筑防火系統中加以考慮。目前我國鋼結構設計的國家標準《建筑設計防火規范》、《高層民用建筑設計防火規范》對建筑物得耐火等級及相應構件的耐火等級做了具體的規定。我們在做鋼結構防火設計時，只要鋼構件的耐火極限大于規范要求的耐火極限。

目前我國廣泛采用的鋼構件防火措施主要有防火涂料法和構造防火兩種類型。構造防火方法主要是發泡防火漆法和外包防火層等方法。對于外露的鋼結構構件，如樓梯等多用涂料和漆料，采用10～40mm厚的涂料，耐火極限可達1.5～3h，而發泡漆的耐火時間一般為0.5h。對隱藏的構件，珍珠巖防火噴涂或采用防火板是經濟有效的方法，30～40mm厚的噴涂可實現1.5h的耐火極限，并兼有一定的防腐能力。暴露鋼構件一般采用耐腐蝕涂料或油漆防腐，由底漆和面漆組成。目前防腐涂料的有效期為10～20年，所以要定期重新涂刷。鍍鋅壓型鋼板本身具有一定的防腐能力，在用于樓蓋時可借助于防火涂料解決防腐問題，但用于屋面和外墻面時還要涂以有機涂料，增加其耐久年限。

3．1 防火涂料法

防火涂料法就是在鋼結構上噴涂防火涂料以提高其耐火極限。目前，我國鋼結構防火涂料主要分為薄涂型和厚涂型兩類，即薄型（Ｂ類，包括超薄型）和厚型（Ｈ類）。薄型涂層厚度在7mm以下，在火災時能吸熱膨脹發泡，形成泡沫狀炭化隔熱層，從而阻止熱量向鋼結構傳遞，延緩鋼結構溫升，起到防火保護作用。其主要優點是：涂層薄，對鋼結構負荷輕，裝飾性較好，對小面積復雜形狀的鋼結構表面的工比厚型要容易；厚型涂層厚度為8-50mm，涂層受熱不發泡，依靠其較低的導熱率來延緩鋼結構溫升，起到防火保護作用。兩者具有不同的性能特點，分別適用于不同場合，但是，無論那種產品均應通過國家檢測機構檢測合格，方可選用。

鋼結構防火涂料的按以下規則選用：

室內裸露鋼結構、輕型屋蓋鋼結構及有裝飾要求的鋼結構，當規定耐火極限在1。5h及以下時，宜選用薄涂型鋼結構防火涂料。

室內隱蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構，當規定其耐火極限在1。5h以上時，應選用厚涂型鋼結構防火涂料。

露天鋼結構，應選用適合室外用的鋼結構防火涂料，用于保護鋼結構的防火涂料應不含石棉，不用苯類溶劑，在施工干燥后應沒有刺激性氣味；不腐蝕鋼材，在預定的使用期內須保持其性能。

確定鋼結構防火涂料涂層厚度的原則:

鋼結構防火涂料的涂層厚度，可按下列原則之一確定：

按照有關規范對鋼結構不同構件耐火極限的要求，根據標準耐火實驗數據選定相應的涂層厚度。

根據標準耐火試驗數據，按照計算方法確定涂層的厚度。

3．2 發泡防火漆法

防火漆是由成膜劑、阻燃劑、發泡劑等多種材料制造而成的一種阻燃涂料。防火漆與一般油漆相比，在物理性能方面基本一樣，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃燒，遇火時，能推遲火焰延燒到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。據試驗：將一般油漆與防火漆分別涂在木板上，干燥后，用同樣的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到２分鐘就和油漆一道焦灼；而涂非膨脹惰氣型防火漆的木板，２分鐘后僅出現陰燃現象，靜置３０秒后立即熄滅；涂膨脹惰氣型防火漆的木板，即使烘烤１５分鐘，連陰燃現象也未出現。由此可見，用防火漆涂于物體表面，一旦發生火災，的確能在定時間里阻止火勢蔓延，保護物體表面，從而為滅火戰斗取寶貴的時間。

防火漆施工工藝：

A、將鋼結構表面除銹后，刷涂一層鐵紅或紅丹底漆，底層完全干燥后方可進行下一工序。B、使用前將涂料攪拌均勻，基材表面清除干凈，無油污、無塵土。C、采用刷涂或噴涂，涂膜均勻，若涂料過稠可用專用稀料稀釋。間隔6小時后刷第二遍，濕涂覆量≥500g/平方米。D、涂料未用完，須將桶蓋重新封嚴。

防火漆施工注意事項：

A、涂料所用溶劑為揮發性易燃物，施工時注意通風，嚴禁火種并采取必要的消防措施；B、涂料未實干前，禁止與水接觸。

3．3 外包防火層法

外包防火層法就是在鋼結構外表添加外包層，可以現澆成型，也可以采用噴涂法。現澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現場對鋼結構表面涂抹砂泵以形成保護層，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

外包防火層法通常應用于鋼柱，其做法有：金屬網抹50#砂漿保護，厚度為8mm，耐火極限達到0.8h；用加氣混凝土作保護層，厚度為40mm時耐火極限為1.0h，當厚度為80mm時，耐火極限能夠達到2.33h；用200#混凝土作保護層，保護層厚度為100mm時耐火極限能夠達到2.85h；用普通粘土磚作保護層，厚度為120mm時耐火極限能夠達到2.85h；用陶粒混凝土作保護層，保護層厚度為80mm時耐火極限能夠達到3.0h。隨著技術發展，用防火板作保護層技術越來越完善，應用越來越廣。防火板鋼結構防火保護主要用于耐火等級為一、二級的建筑物的鋼柱、梁、樓板和屋頂承重構件，設備的承重鋼框架、支架、裙座等鋼構件進行包覆和屏蔽，以阻隔火焰和熱量，降低鋼結構的升溫速率，將鋼結構的耐火極限由0．25h提升到設計規范規定的耐火極限。其安裝方法可采用粘結劑或鋼件(如鐵釘、鐵箍)固定在鋼構件上，在做包覆保護之前鋼構件應先作防銹去污處理，并涂刷防銹漆。

鋼結構在建筑上的應用越來越廣泛，鋼結構耐火極限低，一旦發生火宅，防火處理不到位，以鋼結構為主要承重構件的建筑物就會像一堆爛泥一樣坍塌下來，給人民生命財產將造成不可估量的損失。目前的防火處理方法基本能滿足規范規定耐火時限要求，但是新的防火方法還有待于研究。