建筑钢结构的防火处理

    闫百慧　侯　静

    摘 要：随着国民经济与钢产量的提高，钢结构已经被广泛应用于各类大跨度、多层和高层建筑中。大跨度工业厂房、仓库、桥梁、体育场馆；超高度钢与混凝土组合结构的现代化的办公楼，高耸的电视塔、还有结构复杂得建筑造型等。这些都是混凝土结构都很难实现的结构，而钢材依据它自身得特点：自重轻，强度高，抗震性能好，工厂化加工并具有可装配性，施工方便，安装速度快等优点，并能实现各种外形复杂得建筑造型，因此建筑钢结构近年来被广泛应用。

    关键词：建筑钢结构；钢结构防火

    1 钢结构的优点及发展空间

    我国钢结构的发展与国外发达国家相比还有很大差距，这些差距将使我国钢结构行业存在着较大的发展空间。根据国民经济建设，按每年递增7~9%速度发展，中国目前钢结构制造业年产量600~700万吨（包括工程建设和钢结构制品）的能力将迅速扩大，按发达国家钢结构产量占总钢材产量10%计算，中国钢结构的年产量应达到1700～2000万吨。

    基于以上来看，钢结构必然随着社会的发展，以其可靠得性能，日益完善得工厂化程度而被广泛的推广。

    2 钢结构的缺点

    钢结构具有耐腐蚀性能差和防火性差的缺点。

    腐蚀问题可以通过涂刷高性能防护漆、定期得维护和研制提高钢材本身防腐蚀性强的耐侯钢来解决。

    钢材耐热不耐高温，随着温度的升高，强度和弹性模量下降，伸长率和线膨胀系数增大。这体现了钢材温度升高时强度下降塑性提高。钢结构通常在600℃温度左右强度就会降为零而失去承载能力，发生很大的形变，导致建筑物崩溃倒塌。一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，与建筑物耐火极限标准差距很大，也正是这一缺点制约了钢结构的运用和发展。在我们日常生活中，由于各种自然原因和人为原因，火宅时有发生，并造成很大的灾难。为了保证国民经济的稳定持续发展和人们得生命财产安全，防止火灾发生具有十分重大的社会意义和经济意义。

    3 钢结构的防火处理方法

    火灾的发生机理非常复杂，单体建筑的防火设计是一个系统工程，一般分为防止起火及火势扩大系统、防烟与安全疏散系统、机构耐火设计系统等。钢结构防火属于结构耐火设计部分。由于个系统具有统一性，钢结构防火设计必须放在整个建筑防火系统中加以考虑。目前我国钢结构设计的国家标准《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》对建筑物得耐火等级及相应构件的耐火等级做了具体的规定。我们在做钢结构防火设计时，只要钢构件的耐火极限大于规范要求的耐火极限。

    目前我国广泛采用的钢构件防火措施主要有防火涂料法和构造防火两种类型。构造防火方法主要是发泡防火漆法和外包防火层等方法。对于外露的钢结构构件，如楼梯等多用涂料和漆料，采用10～40mm厚的涂料，耐火极限可达1.5～3h，而发泡漆的耐火时间一般为0.5h。对隐藏的构件，珍珠岩防火喷涂或采用防火板是经济有效的方法，30～40mm厚的喷涂可实现1.5h的耐火极限，并兼有一定的防腐能力。暴露钢构件一般采用耐腐蚀涂料或油漆防腐，由底漆和面漆组成。目前防腐涂料的有效期为10～20年，所以要定期重新涂刷。镀锌压型钢板本身具有一定的防腐能力，在用于楼盖时可借助于防火涂料解决防腐问题，但用于屋面和外墙面时还要涂以有机涂料，增加其耐久年限。

    3．1 防火涂料法

    防火涂料法就是在钢结构上喷涂防火涂料以提高其耐火极限。目前，我国钢结构防火涂料主要分为薄涂型和厚涂型两类，即薄型（Ｂ类，包括超薄型）和厚型（Ｈ类）。薄型涂层厚度在7mm以下，在火灾时能吸热膨胀发泡，形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递，延缓钢结构温升，起到防火保护作用。其主要优点是：涂层薄，对钢结构负荷轻，装饰性较好，对小面积复杂形状的钢结构表面的工比厚型要容易；厚型涂层厚度为8-50mm，涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构温升，起到防火保护作用。两者具有不同的性能特点，分别适用于不同场合，但是，无论那种产品均应通过国家检测机构检测合格，方可选用。

    钢结构防火涂料的按以下规则选用：

    室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定耐火极限在1。5h及以下时，宜选用薄涂型钢结构防火涂料。

    室内隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构，当规定其耐火极限在1。5h以上时，应选用厚涂型钢结构防火涂料。

    露天钢结构，应选用适合室外用的钢结构防火涂料，用于保护钢结构的防火涂料应不含石棉，不用苯类溶剂，在施工干燥后应没有刺激性气味；不腐蚀钢材，在预定的使用期内须保持其性能。

    确定钢结构防火涂料涂层厚度的原则:

    钢结构防火涂料的涂层厚度，可按下列原则之一确定：

    按照有关规范对钢结构不同构件耐火极限的要求，根据标准耐火实验数据选定相应的涂层厚度。

    根据标准耐火试验数据，按照计算方法确定涂层的厚度。

    3．2 发泡防火漆法

    防火漆是由成膜剂、阻燃剂、发泡剂等多种材料制造而成的一种阻燃涂料。防火漆与一般油漆相比，在物理性能方面基本一样，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃烧，遇火时，能推迟火焰延烧到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。据试验：将一般油漆与防火漆分别涂在木板上，干燥后，用同样的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到２分钟就和油漆一道焦灼；而涂非膨胀惰气型防火漆的木板，２分钟后仅出现阴燃现象，静置３０秒后立即熄灭；涂膨胀惰气型防火漆的木板，即使烘烤１５分钟，连阴燃现象也未出现。由此可见，用防火漆涂于物体表面，一旦发生火灾，的确能在定时间里阻止火势蔓延，保护物体表面，从而为灭火战斗取宝贵的时间。

    防火漆施工工艺：

    A、将钢结构表面除锈后，刷涂一层铁红或红丹底漆，底层完全干燥后方可进行下一工序。B、使用前将涂料搅拌均匀，基材表面清除干净，无油污、无尘土。C、采用刷涂或喷涂，涂膜均匀，若涂料过稠可用专用稀料稀释。间隔6小时后刷第二遍，湿涂覆量≥500g/平方米。D、涂料未用完，须将桶盖重新封严。

    防火漆施工注意事项：

    A、涂料所用溶剂为挥发性易燃物，施工时注意通风，严禁火种并采取必要的消防措施；B、涂料未实干前，禁止与水接触。

    3．3 外包防火层法

    外包防火层法就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。

    外包防火层法通常应用于钢柱，其做法有：金属网抹50#砂浆保护，厚度为8mm，耐火极限达到0.8h；用加气混凝土作保护层，厚度为40mm时耐火极限为1.0h，当厚度为80mm时，耐火极限能够达到2.33h；用200#混凝土作保护层，保护层厚度为100mm时耐火极限能够达到2.85h；用普通粘土砖作保护层，厚度为120mm时耐火极限能够达到2.85h；用陶粒混凝土作保护层，保护层厚度为80mm时耐火极限能够达到3.0h。随着技术发展，用防火板作保护层技术越来越完善，应用越来越广。防火板钢结构防火保护主要用于耐火等级为一、二级的建筑物的钢柱、梁、楼板和屋顶承重构件，设备的承重钢框架、支架、裙座等钢构件进行包覆和屏蔽，以阻隔火焰和热量，降低钢结构的升温速率，将钢结构的耐火极限由0．25h提升到设计规范规定的耐火极限。其安装方法可采用粘结剂或钢件(如铁钉、铁箍)固定在钢构件上，在做包覆保护之前钢构件应先作防锈去污处理，并涂刷防锈漆。

    钢结构在建筑上的应用越来越广泛，钢结构耐火极限低，一旦发生火宅，防火处理不到位，以钢结构为主要承重构件的建筑物就会像一堆烂泥一样坍塌下来，给人民生命财产将造成不可估量的损失。目前的防火处理方法基本能满足规范规定耐火时限要求，但是新的防火方法还有待于研究。