淺析鋼結構建筑耐火特性及預防對策

摘 要：對于鋼結構而言，具有較多優勢特點，其中自重輕、施工進度快以及抗震性好都是其特征。與混凝土結構相比較，不僅十分環保，同時還能促進建筑產業化全面發展。從防火角度講，鋼結構雖屬于不燃燒體，但不耐火。而混凝土價格比鋼結低，同時耐火性能較好。在住宅建筑中，鋼筋混凝土結構廣泛應用。因此，在新形勢下，只有在真正意義上提升鋼結構耐火性能，才能更好被推廣鋼使用。文章指出了鋼結構的耐火性，并分析了提升鋼結構耐火性能對策，最后提出了防火保護對策。

關鍵詞：鋼結構建筑;耐火特性;預防對策

1、鋼結構耐火性

就鋼結構而言，耐火性能較差。鋼材自身是不燃燒的，在火災高溫情況下，鋼材強度以及剛度下降具有十分明顯的特征，導致其承受荷載能力大大降低，甚至造成結構垮塌，這對內攻滅火救援的消防指戰員生命安全帶來巨大威脅。通常情況下，在200℃以內，鋼材性能并沒有較大變化，但在400-500℃這樣的溫度下，強度將急劇下降，在600℃，則表現為強度很低，基本不能承受荷載。由于鋼材的物理性能，在火災情況下，溫度在400-600℃下，將會逐漸失去承載能力，出現變形情況，造成鋼柱以及鋼梁彎曲，由于嚴重變形導致不能承重，更為嚴重的是會出現垮塌這樣的嚴重后果。

2、提升鋼結構耐火性能對策

對于鋼結構耐火性能來講，可以從以下幾點進行考慮，例如材料以及構件和結構等等。另外，提升鋼結構耐火性能最為主要的環節則為防火保護措施。

2.1增強鋼材耐火性能。對于鋼結構耐火性能來講，鋼材起到了決定性作用。因此，增強鋼材耐火性是十分重要的，能夠有效提升鋼結構抗御高溫的特性。在建筑鋼材中，主要是將耐高溫合金元素添加到鋼材之中，例如Mo、Cr等。確保鋼材在一定溫度下，例如600℃時，屈服強度不能低于常溫屈服度，同時相關性能和具體規格結構應一致。另外，由于具有較好的耐火性能，在施工過程中，可以降低保護層厚度，同時可減少使用防銹漆，能夠節約較多的成本。

2.2利用抗火能力較強的構件。利用鋼混組合構件，例如鋼筋混凝土柱以及鋼管混凝土柱等，能夠增強耐火極限，同時鋼管擁有越大的直徑，耐火時間就越長。還可以將非燃燒體分離構件等，例如非燃燒體為鋼構件，能夠進行防火保護，不需要另外做防火保護層。針對裸露的鋼構件，可以利用相關防火保護構造。

2.3利用抗火有利結構模式。利用鋼混組合結構，例如鋼板混凝土組合剪力墻結構，或者在一些關鍵部位，例如樓板以及樓梯等處，這種部位對防火性能、耐火等級要求較高，應利用鋼筋混凝土結構。在鋼結構防火保護構造上，應既考慮堅固性又要兼顧合理性，這樣才能更好的對建（筑）物進行施工以及裝修。

3、利用有效的防火保護對策

對于鋼結構防火保護對策，主要是針對已有鋼結構而言，對其進行額外抗火加工。在原有結構上，進行外涂以及屏蔽等形式，增強鋼結構抗火性能。在當前形勢下，利用范圍較大的防火保護對策主要分為三種，第一，外包層法。第二，屏蔽法。第三，水冷卻法等。

3.1外包層法。對于外包層法，是利用較多的鋼結構防火保護對策。依據構造形式不同，可以分為3種。一種是緊貼包裹法，另一種是空心包裹法，最后一種是實心包裹法。第一，緊貼包裹法。將鋼材表面覆蓋一層防火涂料，這樣能夠形成一種耐火隔熱保護層，能夠增強鋼結構耐火極限。在選擇鋼結構防火方法中，應以構件耐火極限為基準。對于緊貼包裹，在鋼結構建筑耐火極限要求是1-4h中十分適用。鋼結構防火涂料，依據涂層厚度和性能特征進行劃分，可以分為薄涂型以及厚涂型。對于前者而言，具有一定的裝飾性，因其具備較好的抗振性以及重量輕等優勢。一般利用薄涂型鋼結構防火涂料，主要是利用在室內裸露鋼結構，或者是耐火極限在一定規定下進行應用。而厚涂型鋼結構防火涂料，具有耐老化以及無害以及不毒等優勢。主要是利用在耐火極限在1.5h以上，或者是室內隱蔽鋼結構當中。緊貼包裹法是一種十分常見的鋼結構防火方法，在一般工程當中都有利用。例如廣州會展中心以及圖書館工程鋼結構當中都有利用。第二，空心包裹法。主要是利用防火板，在鋼構件外圍，利用鋼構件進行包裹。在鋼結構防火用板材當中，分為厚板以及薄板。防火薄板利用厚度大約在5-14mmm左右，主要是利用在吊頂以及鋼梁和鋼柱中。而防火厚度利用厚度在20-45mm左右，可以在鋼結構防火當中進行有效利用。空心包裹法在耐火極限上要求在1.4-3.5h鋼結構建筑中。第三，實心包裹法。主要是進行澆筑混凝土，或者是進行砌筑耐火磚，將鋼件進行包裹，確保鋼構件處于一種完全封閉狀態。具有一定的優勢，例如強度高，同時十分耐沖擊。但也存在著一定的缺點，主要體現在混凝土保護層會占用較大的空間，同時施工十分麻煩。尤其是鋼梁以及斜撐上施工具有困難性。對于表面裝飾的鋼結構，可以利用涂敷厚涂型防火涂料。

3.2屏蔽法。對于屏蔽法來講，主要是在鋼構件迎火面中，將阻火屏障進行設置。同時利用構件以及火焰進行隔開，假如建筑內部發生了火災這樣的情況，火焰不能對鋼構件造成嚴重傷害。對于屏蔽法來講，在鋼結構屋蓋系統當中起到了保護性作用。在鋼結構中，屏蔽法是一種防火屏障措施。對于鋼構件來講，是一種十分經濟的防火方法。但利用過程中應注意吊頂接縫，同時還應注意孔洞應十分嚴密，這樣才能避免出現竄火的現象發生。在當前一些輕鋼結構廠房，或者是大跨度建筑中，鋼結構材料都是在室內裸露的，因此，不適合利用這種防火對策。

3.3水冷卻法。在水冷卻法當中包含了兩方面內容，一種是水淋冷卻法，另一種是充水冷卻法。水淋冷卻法主要是將自動噴淋系統布置在鋼結構上。當發生火災過程中，應將噴淋系統進行啟動。這樣能夠在鋼結構表面形成一種水膜，進而受到保護作用。這種方法在高層建筑中具有靈活的運用，例如在同濟大學土木新樓當中，就利用了水淋冷卻法。

充水冷卻法，主要是以空心鋼構件為主，向其中進行充水。在鋼結構下，水在不斷循環，并吸收鋼材自身熱量。確保鋼材在火災中保持一定的溫度，不會由于溫度高而缺少承載能力。從理論角度講，以上這兩種是鋼結構防火最行之有效的方式。但由于具有一定的技術難度，同時出于建筑物自重等原因。為了防止水凍結，還應將抗凍劑利用其中，具有十分昂貴的費用。因此，在國外應用也較少。

4、有效選擇防火方法

對于鋼結構防火技術來講，在鋼結構安全性能中具有重要作用。在設計過程中，應依照建筑的不同，選擇構件耐火極限。在進行比較作用下，進而選擇最為合適的防火保護方法，最終達到經濟安全目的。在鋼柱以及鋼梁中，主要利用的防火對策是防火涂料以及防火板材保護。而在壓型鋼板組合樓板當中，主要利用的是防火涂料保護，除此之外，還可以將粘貼防火板材保護利用其中。在鋼屋蓋防火保護對策中，可以對防火涂料進行嚴格化利用，還可以將水淋冷卻法以及屏蔽法保護進行利用。

結束語

總而言之，在當前形勢下，對鋼結構建筑進行有效推廣，順應了時代社會發展需求。伴隨科學技術的快速化發展，建筑材料也會得到創新發展。在不久的未來，鋼結構防火還會出現新技術對策。因此，提升鋼結構防火性能是十分重要的。攻克這以難關具有一定的現實意義，同時還應堅持綠色建筑以及安全建筑。

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作者簡介：任大同（1979---），男，四川通江人，本科，工程師，研究方向：消防監督