建筑钢结构防火保护方法分析

龙涛

（中交第二航务工程局有限公司，湖北武汉 430000）

0 引言

目前，在我国的建筑行业领域，钢结构建筑的应用越来越广泛，与此同时，因为钢结构相对于其他建筑来说具有非常好的强度，而且经济环保施工的周期也相对较短，墙体耐腐蚀性以及抗震性能非常优良，符合我国当前经济社会发展的需要，更加契合了我国的可持续发展策略，所以在建筑设计过程中，对于钢结构的保护也是同样重要的。

1 钢结构的耐火性能与耐火极限

钢结构耐火试验温度是在各种国际耐火构件温度极限试验中，能抵抗火灾到到构件失去稳定性或者完整性的抵抗最高温度的时间。

通常情况下，建筑的钢材本身并不会着火，但是新型钢材在着火之后，受室内温度的影响非常大，在250℃以下，钢材的耐温性就会明显下降，钢材的耐温性和冲击韧性明显下降，超过300℃时屈服点和外部温度极限点的冲击强度略有下降。在建筑火灾的情况下，当荷载高速移动时，在失去一定温度平衡后温度稳定的建筑火灾中，钢结构建筑材料板的临界温度一般稳定在500℃左右，而一般大型建筑火灾中的临界温度一般可高达800～1000℃。因此，火灾发生后，一些高温下的钢结构可能会迅速开裂，局部发生塑性变形，导致一些整体局部塑性破坏，很可能会引发重大火灾。

2 建筑钢结构的特点

建筑中的钢结构虽然可以有效防止钢筋混凝土材料的弯曲和拉伸，但其钢结构不容易耐高温。随着空气和温度的变化，钢材的弹性和强度也减弱，膨胀系数逐渐增大和上升。可以看出，建筑中钢结构的弹性和强度随着空气和温度的升高而降低，但材料的柔韧性得到提高。一般来说，如果建筑物中的钢结构在售火候温度达到了600℃，那么这种钢材的强度就会降低为零，也就是说，钢结构的承载力和性能都会完全消失，最后导致建筑物倒塌的结果，如果钢结构的外部没有得到很好的保护，那么这些材料的受火极限时间大约只有15min，与其他建筑的耐火极限标准有很大不同。

3 钢结构防火防护措施

实际上，钢结构的构件相对于木材来说，耐火性很强，但是对于其他耐火材料相比的耐火性较差。在使用的过程中如果不采取相应的防火措施，加上起火温度的影响，很容易让建筑物垮塌，很大程度上会增加救援的困难，增大了救援的危险。因此，在发展建造钢结构的建设中，要能够认真的研究和设计具有针对性可行性的防火对策。我们需要结合实践进行理论的应该，制定相应的防火策略，推行和利用建筑结构防火技术。首先，从材料的选择上需要使用保温或吸热的材料，对钢结构进行保护，从而防止火焰直接燃烧到钢结构的内部，为钢结构与火焰提供一层屏障，使火焰的温度降低向钢的传热速度，延缓钢结构的受热情况。

在以前防火防护技术中，我们一般使用最多的方法有以下几个：

第一种方法是在钢结构的构建上涂抹混凝土，用混凝土外层把钢构件紧紧地包裹起来，这种防火措施较为简单，而且混凝土的获取途径也非常广泛，并且凝固后的混凝土加钢构件非常坚固，虽然混凝土包裹刚构建的方法不会因为在火灾情况下有破损，但是因为混凝土包裹构建起来的保护层非常厚，而且质量大，也导致施工成本增加，所以不建议使用这种方式防火。

还有一种应用较为广泛的方法，那就是设立挡火屏障。在实际生活中表现为，用防火砖等一系列防火材料作为屏障，防止火情的蔓延，并且在火情来临之际，将大型的钢构件用防火材料包住，防止火焰的辐射，并且将一系列的钢架结构处于一个受保护的地位，将它们与火情分隔开，这样就能够保护钢架结构，避免直接暴露于火情之中。这种方法虽然较为有效，但是其方法操作不太灵活，因此也不是较为理想的应用方法。

图1 钢结构图析

在目前的建筑中，很多建筑应用降温来达到灭火的目的。他们充分利用钢结构内部的空心的那部分的空间，在里面填充水，利用水的吸热性能。其实这种结构类似于冰箱的冷却管，这种方法真实有用，据相关实验表示，这种方法可以有效减缓升温速度，对灭火十分有效。但是这种方法，仅仅能够应用于特殊部件，并且该结构需要蓄水池到一系列外援设备，并且需要的条件较为复杂，成本较为高，在处理生活中并不是很理想的方法。

在目前的生活中，钢结构在建筑行业受到了广泛的好评，于是其应用范围也越来越广。防火性能——这一广受关注的一种性能，也越来越受到大家的重视。目前，科学家们通过严密的观察以及一些设计与结构等，参考了传统的过程中钢的保护技能的原理，他们开发了钢结构喷射保护系统以及防火涂料这两项钢结构的保护技术。

钢结构喷射保护系统，实际上是在钢结构上面喷射五级的防火材料。一般情况下，无机材料的附着效果很好，也就是不容易脱落。大多数材料都具有低密度，低导热的绝佳性能。也就是说，在温度很高的火场中，它能够保护钢结构并且使之厚度几乎保持不变，这种材料能够极大地保护钢材料结构的稳定性，由于这项技术出色的表现，这种技术常常被应用在高精密材料的保护之中。

在目前的现代生活中，钢结构的应用也在防火材料中体现，现在市场上的防火材料有两种：①膨胀型防火涂料，它是一种超薄型的防火涂料，顾名思义，它的应用过程中是被涂成一层很薄的涂料。其基原料组成的有机体会在遇到火时，膨胀成为比自身大好几倍的多孔层，如果能够将它应用到钢结构的防火，那么会极大地提升钢结构的安全系数；②非膨胀型的防火材料。非膨胀型防火涂料，根据名字我们就可以知道，是一种不会膨胀的材料。它是一种无机的不导热的材料，具有很好的不导热的性能，如果应用在钢结构上，也能够大大提升钢结构的耐火性能，从而增加钢结构的稳定性与安全性。这两类材料的出色防火性能的表现，深得广大设计师的青睐，也在钢结构上得到了实际的应用，在建筑行业拥有一席之地。防火涂料就这样与钢结构不分离，成了不可分割的一部分。

图2 钢结构解剖

4 结语

钢结构本身的优越性很高，正是由于这份优越性使人们着迷，随着人们对他的工作展开，这一神秘领域也被人们解开他的面纱，同时也给人们带来了很多方便。我们有理由也有自信相信，在不久的未来，钢结构的一系列发现将会造福全人类，随着现代科学技术的提升，人们对钢结构的产品的广泛需求，钢结构的探索得到前所未有的发展。钢结构的产品在现代生活中应用越来越广泛，通过其优异的性能，在不久的未来，在建筑行业其能够撑起一片新的天地。