建筑鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的改善

1、建筑鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的改善概述： 鋼結(jié)構(gòu)具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工進度快、結(jié) 構(gòu)占用面積少、 工業(yè)化程度高等一系列優(yōu)點， 它與混凝土結(jié)構(gòu)相 比，環(huán)保且更有利于建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。但從防火角度看，鋼結(jié) 構(gòu)雖然是不燃燒體，但很不耐火。由于混凝土材料價格低廉，可 塑性好，耐火性能好，維護保養(yǎng)費低等優(yōu)點，目前鋼筋混凝土結(jié) 構(gòu)仍然是住宅建筑中應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)材料。 因此提高鋼結(jié)構(gòu)的耐 火性能是推廣鋼結(jié)構(gòu)建筑的關(guān)鍵。一、建筑鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的現(xiàn)狀鋼雖為不燃燒材料， 卻是熱的良導(dǎo)體， 一旦遇到高溫火焰其 支撐力便會在一定時間內(nèi)遭到破壞。 實驗說明未覆蓋耐火保護層 的鋼構(gòu)件的耐火極限距離防火規(guī)范的要求距離很

2、大， 根本不能滿 足火災(zāi)情況下對建筑防火的要求， 必須對普通鋼構(gòu)件覆蓋耐火保 護層。其應(yīng)用的實際效果已經(jīng)得到多起火災(zāi)的檢驗。 我國現(xiàn)行建 筑設(shè)計防火規(guī)范用耐火極限作為建筑物構(gòu)件燃燒性能的判定標 準，可以看出未加保護的鋼梁、鋼柱、鋼制屋頂承重結(jié)構(gòu)的耐火 極限，要克服鋼結(jié)構(gòu)材料在實際應(yīng)用中防火性能方面的不足， 必 須對其進行必要的防火處理， 以達到規(guī)范對相應(yīng)的使用性質(zhì)和建 筑規(guī)模建筑的耐火等級要求。 美國防火規(guī)范對建筑物的抗火能力 （ 耐火等級）的分級 5 級，對承重墻和支承多層的柱、主梁等 承重構(gòu)件規(guī)定其耐火極限較高， 日本的防火規(guī)范要求低些； 我國 的高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范 規(guī)定高層民用建筑

3、結(jié)構(gòu)的耐火 極限，大致與美、日相似，但略低于美國的規(guī)定，如一級耐火等 級建筑的防火墻、 柱和承重墻、 樓梯間墻及梁的耐火極限沒有的 規(guī)定。如何提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限是我們面臨的現(xiàn)狀。二、提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的途徑鋼結(jié)構(gòu)耐火極限低， 防火保護層易被破壞， 決定了鋼結(jié)構(gòu)建 筑必須重視防火問題， 鑒于此，應(yīng)采取相應(yīng)有效的消防安全措施。 鋼結(jié)構(gòu)建筑防火保護方法要提高鋼結(jié)構(gòu)防火性能， 就要阻隔火災(zāi) 熱量向鋼材的傳遞， 以延緩鋼材溫升的速度， 推遲鋼構(gòu)件達到破 壞時的臨界溫度的時間。（一）積極應(yīng)用建筑耐火鋼改革鋼結(jié)構(gòu)的材料組份， 使其具有特定的成分、 表面結(jié)構(gòu)和 微觀組織， 增強其耐火抗高溫的性能， 是提高鋼

4、結(jié)構(gòu)建筑消防安 全系數(shù)的治本措施之一。1、實施鋼結(jié)構(gòu)防火保護 對鋼結(jié)構(gòu)可采取混凝土包覆保護、 外砌粘土磚保護、 防火包 覆保護和防火涂料噴涂保護等措施，以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。 對于空心鋼柱也可采取在柱內(nèi)灌注防凍防腐液、 循環(huán)冷卻液體或 填充水泥的辦法進行保護。在實施鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施的施工 中，必須保護到位，不留盲區(qū)，保證質(zhì)量。外包層法即采用防火 材料將鋼構(gòu)件包裹起來，是提高鋼構(gòu)件耐火性能最常用的方法：2、在鋼構(gòu)件四周澆抹混凝土或砌筑耐火磚。采用混凝土或 耐火磚將鋼構(gòu)件完全封閉。3、采用輕質(zhì)防火板材作為防火外包層。采用纖維增強水泥 板、石膏板、硅酸鈣板、蛭石板等非燃材料的防火板將鋼構(gòu)件包 裹

5、起來。4、噴涂鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。將鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施涂于鋼結(jié)構(gòu) 表面，形成耐火隔熱保護層。 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料根據(jù)高溫下涂層變 化情況分膨脹型和非膨脹型兩大系列。 膨脹型防火涂料， 又稱超 薄型防火涂料，其基料為有機樹脂，阻燃體系為聚磷酸銨、季戊 四醇、三聚氰胺。遇火會自發(fā)膨脹，形成比原涂層厚度大十幾倍 到數(shù)十倍的多孔碳質(zhì)層，用于鋼結(jié)構(gòu)防火，非膨脹型防火涂料， 又稱厚涂型防火涂料， 其主要成份為無機絕熱材料， 遇火不膨脹， 自身具有良好的隔熱性， 噴射無機纖維防火護層材料， 無機纖維 材料具有低密度、高熱容、低導(dǎo)熱的突出特點，并有很好的附著 力，在高溫火場中， 厚度沒有明顯的變化， 護層不熔化、 不脫

6、落， 能夠使被保護， 尤其適用于耐火極限要求比較高的高層鋼機構(gòu)的 防火保護。近幾年我國鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速， 其防火保護方法絕大多數(shù) 采用噴涂防火涂料的方法。 此外，國際上少數(shù)鋼結(jié)構(gòu)建筑采用水 冷卻進行鋼結(jié)構(gòu)防火保護。 這種鋼結(jié)構(gòu)的保護方法在我國尚未采 用過。目前，國內(nèi)外通常是采取對鋼結(jié)構(gòu)表面噴或涂刷防火材料 或包裹耐火材料等辦法保護鋼結(jié)構(gòu)不被火焰直接燒烤而提高其抗火能力。國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)正反兩方面的經(jīng)驗表明，鋼結(jié)構(gòu)防火噴涂的質(zhì)量、時效、涂層粘結(jié)力、使用中是否有松動、開 裂或是否受到大的沖擊、震動等等會直接影響到鋼構(gòu)件的防火安 全，應(yīng)該引起有關(guān)部門的重視。為此，有關(guān)部門應(yīng)加強研究，進 一步采

7、取可靠的安全措施，保障鋼結(jié)構(gòu)建（構(gòu)）筑物的消防安全。 從目前的情況看，特別要研究耐火性能好、時效長、粘結(jié)力高的 新的鋼結(jié)構(gòu)防火材料；研制耐高溫價廉物美的金屬、非金屬鋼結(jié) 構(gòu)復(fù)合防火材料及輕質(zhì)、高強、耐火的混凝土等新材料，進一步 提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火能力，應(yīng)是我國建筑界、工程界和消防界的新 課題。（二）火災(zāi)模型的建立在鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計乃至建筑防火設(shè)計中，造成結(jié)構(gòu)浪費或結(jié) 構(gòu)不安全的主要問題就在于對規(guī)范的生硬套用上，沒有對具體建筑進行具體分析。不同的建筑因其使用功能不同， 誘發(fā)火災(zāi)的因 素、火災(zāi)荷載、蔓延途徑、升溫過程和火災(zāi)延續(xù)時間是不同的。 應(yīng)針對建筑特點和使用功能，認真分析火災(zāi)的隨機性，建立符合 具體的火災(zāi)模型。確定易發(fā)生火災(zāi)的部位；