陳湘勇

【摘要】鋼結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱快，環(huán)境溫度升高后材料性能迅速下降，造成結(jié)構(gòu)變形嚴(yán)重甚至垮塌，所以，對于任何采用銅結(jié)構(gòu)作為主要材料的結(jié)構(gòu)物，如船舶、高層建筑、工廠及學(xué)校等等，必須重視其防火性能，盡可能降低鋼材的熱傳導(dǎo)性，延長其承載時間，為給搶險救援贏得時間。

【關(guān)鍵詞】鋼結(jié)構(gòu)防火

【中圖分類號】TU545 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）01-0377-01

鋼材是一種不會燃燒的建筑材料，它具有抗震，抗彎等特性。在實(shí)際應(yīng)用中，鋼材既可以相對增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設(shè)計(jì)美感造型的需要；還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲，拉伸的缺陷。因此鋼材受到了建筑行業(yè)的青睞，單層，多層，摩天大樓，廠房，庫房，候車室，候機(jī)廳等采用鋼材都很普遍。但是，鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機(jī)械性能，如屈服點(diǎn)，抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。特別是美國911災(zāi)難，對于我們的震憾是非常強(qiáng)烈的，美國建筑師協(xié)會的成員RogerG.Morse先生，對紐約世界貿(mào)易中心雙塔的鋼承重結(jié)構(gòu)耐火保護(hù)方面全面的調(diào)查研究報，報告顯示，鋼結(jié)構(gòu)盡管不會燃燒，但是在火災(zāi)中它是非常脆弱的。腐蝕對于鋼結(jié)構(gòu)來說，其危害是慢性的，而火災(zāi)則會在15-20分鐘左右就把一座鋼結(jié)構(gòu)建筑摧毀。火災(zāi)對于生命和財產(chǎn)的損失，是極其巨大的。

隨著國民經(jīng)濟(jì)與鋼產(chǎn)量的提高，鋼結(jié)構(gòu)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各類大跨度、多層和高層建筑中。大跨度工業(yè)廠房、倉庫、橋梁、體育場館；超高度鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化的辦公樓，高聳的電視塔、還有結(jié)構(gòu)復(fù)雜得建筑造型等。但是鋼結(jié)構(gòu)防火是一個很關(guān)鍵的問題，下面就來談一下。

1、鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能

鋼結(jié)構(gòu)防火性比較差，鋼材耐熱不耐高溫，隨著溫度的升高，強(qiáng)度和彈性模量下降，伸長率和線膨脹系數(shù)增大。這體現(xiàn)了鋼材溫度升高時強(qiáng)度下降塑性提高。鋼結(jié)構(gòu)通常在450-650℃溫度中就會失去承載能力、發(fā)生很大的形變、導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因過大的形變而不能繼續(xù)使用，一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右。在600℃溫度左右強(qiáng)度就會降為零而失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致建筑物崩潰倒塌。一般不加保護(hù)的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右，與建筑物耐火極限標(biāo)準(zhǔn)差距很大，也正是這一缺點(diǎn)制約了鋼結(jié)構(gòu)的運(yùn)用和發(fā)展。在我們?nèi)粘Ｉ钪?，由于各種自然原因和人為原因，火宅時有發(fā)生，并造成很大的災(zāi)難。

2、鋼結(jié)構(gòu)的防火處理方法

要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進(jìn)行防火處理，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強(qiáng)度變?nèi)醯臅r間等。但無論采取何種方法，其原理是一致的。下面介紹幾種不同鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施。

（1）外包層。就是在鋼結(jié)構(gòu)外表添加外包層，可以現(xiàn)澆成型，也可以采用噴涂法?，F(xiàn)澆成型的實(shí)體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強(qiáng)，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強(qiáng)度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂泵以形成保護(hù)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(yù)制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結(jié)構(gòu)上。

（2）充水（水套），空心型鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防護(hù)措施，這種方法能使鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中保持較低的溫度、水在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán)、吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經(jīng)冷卻后可以進(jìn)行再循環(huán)、或由管道引入涼水來取代受熱的水。

（3）屏蔽。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達(dá)到防火的目的。這是一種最為經(jīng)濟(jì)的防火方法。

（4）膨脹材料。采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護(hù)構(gòu)件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制等優(yōu)點(diǎn)，—般不需要添加輔助設(shè)施，且涂層質(zhì)量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現(xiàn)代的先進(jìn)防火技術(shù)措施。

（5）噴涂防火涂料。這是目前我國廣泛采用的鋼構(gòu)件防火措施，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由于其防火隔熱性能好，施工不受結(jié)構(gòu)幾何形體限制、易于施工等優(yōu)點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用。國外鋼結(jié)構(gòu)防火涂料研究較早，上世紀(jì)60年代，先后涌現(xiàn)出英國Nullifire公司S605鋼結(jié)構(gòu)防火涂料、加拿大AD防火有限責(zé)任公司ADFirefilmⅡ型等一系列性能優(yōu)異的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。我國從80年代初開始研制鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，由公安部四川消防研究所研制出第一種鋼結(jié)構(gòu)防火涂料-LG鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。90年代以來，我國鋼結(jié)構(gòu)防火涂料發(fā)展迅速，產(chǎn)品類型由最初的厚涂型發(fā)展到薄涂型、超薄型，比較典型的是大連福嘉集團(tuán)為國家體育場提供的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，以及適用于室外鋼結(jié)構(gòu)的薄層SWB膨脹型防火涂料，到目前為止，已有許多性能優(yōu)良的產(chǎn)品應(yīng)用于工程建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料體系已發(fā)展到跨行業(yè)研究。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料法就是在鋼結(jié)構(gòu)上噴涂防火涂料以提高其耐火極限。目前，我國鋼結(jié)構(gòu)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(zāi)時能吸熱膨脹發(fā)泡，形成泡沫狀炭化隔熱層，從而阻止熱量向鋼結(jié)構(gòu)傳遞，延緩鋼結(jié)構(gòu)溫升，起到防火保護(hù)作用。其主要優(yōu)點(diǎn)是：涂層薄，對鋼結(jié)構(gòu)負(fù)荷輕，裝飾性較好，對小面積復(fù)雜形狀的鋼結(jié)構(gòu)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(fā)泡，依靠其較低的導(dǎo)熱率來延緩鋼結(jié)構(gòu)溫升，起到防火保護(hù)作用。兩者具有不同的性能特點(diǎn)，分別適用于不同場合，但是，無論那種產(chǎn)品均應(yīng)通過國家檢測機(jī)構(gòu)檢測合格，方可選用。

必須指出的是，防火涂料只是半成品，必須得通過涂覆施工將涂料涂覆在被保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的表面，形成耐火隔熱保護(hù)層，才能實(shí)現(xiàn)防火涂料的功能。如果涂覆施工過程不能得到有效的控制，鋼結(jié)構(gòu)仍得不到合格的保護(hù)涂層。因此，要求鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)工程的施工隊(duì)伍一定要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并具有較高的管理水平，才能得到高質(zhì)量的耐火隔熱保護(hù)涂層。

涂膜的質(zhì)量直接影響裝飾效果和使用價值，而涂膜的質(zhì)量又決定于涂料和施工的質(zhì)量。劣質(zhì)的防火涂料自然不能得到優(yōu)質(zhì)的涂膜，而優(yōu)質(zhì)的防火涂料如果施工不當(dāng)也不能得到性能優(yōu)異的涂膜。因此要達(dá)到預(yù)期的裝飾和防火保護(hù)效果，必須采用正確的施工方法，并在實(shí)踐中改進(jìn)和完善，形成規(guī)范并嚴(yán)格執(zhí)行。

施工工藝條件對涂料的綜合性能有著重要的影響。防火涂料的施工應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并取得資質(zhì)的專業(yè)施工隊(duì)進(jìn)行。施工中的安全和勞動保護(hù)應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定。施工現(xiàn)場質(zhì)量管理應(yīng)有相應(yīng)的施工技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量管理體系、質(zhì)量控制及檢驗(yàn)制度、施工方案等文件予以支持。

結(jié)束語

鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用越來越廣泛，鋼結(jié)構(gòu)耐火極限低，一旦發(fā)生火宅，防火處理不到位，以鋼結(jié)構(gòu)為主要承重構(gòu)件的建筑物就會迅速坍塌下來，給人民生命財產(chǎn)將造成不可估量的損失。目前的鋼結(jié)構(gòu)防火處理方法基本能滿足規(guī)范規(guī)定耐火時限要求，但是新的防火方法還有待于研究。

參考文獻(xiàn)

[1]《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》CECS200：2006

[2]《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料失效原因》韓雷任蘇暉