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摘要：在建筑行业钢材是必不可少的建筑材料，钢结构也已经成为当前建筑结构的一种新形式，并且在建筑业中得到广泛应用。钢结构本身也具有一些独特的特点，本文首先详细介绍了建筑钢结构的耐火性能和耐火极限，指出了对钢构件防火保护中存在的问题，进而提出了一系列对建筑钢结构防火保护采取的措施。
关键词：钢结构；耐火性能；防火保护
钢结构之所以在建筑行业中被越来越多的广泛应用，主要是因为钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好、吊装施工方便、建设周期短、造价低等优点。但是，钢结构自身也有一些缺陷，比如极易导热，耐火极限低，耐火性能不好等。只有提高钢结构的耐火性能才能充分发挥钢结构在建筑中的优势，所以钢结构防火保护消防性能研究就显得十分必要。
一、钢结构的耐火性能与耐火极限
钢的内部晶体组织对温度特别敏感，所以钢结构最致命的弱点就是钢的耐火性能非常差，当温度升高或者降低时钢材性能都会发生一定的变化。科学研究发现，在火灾温度下未加保护的钢结构只需短短十五分钟，其自身温度就可达倒540℃以上。另外，其载荷能力、屈服点、抗压强度以及弹性模量等都迅速下降。
随着温度变化，钢结构的耐火极限也有很大的变化。实验表明，常用钢结构构件的耐火极限在十五分钟到三十分钟之间，这根本不能满足火灾情况下对建筑防火的要求。既然普通钢构件的耐火极限距离防火规范的要求还很远，那么我们要利用钢构件的同时必须对普通钢构件进行防火保护，以它在火灾中迅速升温产生变型坍塌，从而为消防灭火和安全疏散赢得宝贵时间，避免或减少火灾损失。
二、钢结构防火保护中存在问题
虽然我们在平常的钢构件利用中已经认识到要对其进行防火保护，但是在对钢构件防火保护的过程中仍然还存在很多问题。
1、对钢结构构件耐火极限的规定死板
不同的建筑由于建筑类型、性质、用途以及内设消防设施水平等的不同，它所需要的钢构件具备的耐火极限也是不同的。目前，我国现行的规范确定的钢构件的耐火极限都是在 20 多年前基于实验的构件抗火设计方法所确定的，这种构件抗火设计方法很难将火灾荷载分布与大小的影响、构件的端部约束状态的影响考虑到。况且，随着新材料、新结构的不断出现，原有的防火保护措施已远远不能适应新型构件的要求，如果对所有的建筑不加区别的都统一规定相同的耐火极限，也不能符合自身结构耐火性能的要求。
2、防火涂料选型单一
我国《钢结构防火涂料应用技术规范》明确规定：“室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定其耐火极限在 1. 5 h以下时，应选用薄涂型钢结构防火涂料”；“室外隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构，当规定耐火极限在 1. 5 h 以上时，应选用厚涂型钢结构防火涂料”。然而，在实际的工程应用中，许多地区采用的防火涂料仍然是单一的膨胀型并不能根据不同应用类型的钢结构来选择不同的防火涂料。
3、防火涂料产品质量无法保证
《钢结构防火涂料应用技术规范》还规定：“用于保护钢结构的防火涂料必须有国家检验机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告，必须有防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证”。然而少数防火涂料生产厂家为追求经济利益，跟质监部门采取周璇的办法，他们所提供的送检样品有一套独立的生产体系，这套生产体系生产的产品都是符合国家规范的，但是只是用来生产送检样品的。另外他们生产流向市场的产品时使用的是另一套生产体系，这个体系生产产品的时候所使用的原材料等级低，生产出来的产品都是不合符规范规定的劣质产品。
三、钢结构防火保护对策
前面我们已经分析了钢结构构件的耐火性能非常低，如果不对其采取防火保护措施，就会很容易受到火灾的威胁，甚至发生火灾时很难进行营救。所以当前在发展钢结构建筑的同时，我们要不断研究完善火灾对策，制定消防法规，重视钢结构防火保护技术的开发与应用。首先我们要明确对钢结构防火保护采用的原理，那就是采用绝热或吸热的材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量向钢材传递的速度，从而推迟钢结构温升以及产生各种性能变化的时间。现在我们从传统防火保护技术和现代防火保护技术两个方面来探讨一下如何对钢结构构件进行防火保护。
在传统防火保护技术中，我们主要采用的方法有以下几个：
首先是在钢构件四周浇抹混凝土。用混凝土将钢构件完全封闭起来。使用这种方法比较简便，而且混凝土也比较容易获得，在其成型后更是坚固耐用。但是混凝土层在烈火作用下会因直流水喷射造成破裂和剥落，而且这种用混凝土构造起来的保护层比较厚，重量大，施工费用还高，所以现在不是经常采用该种方法。
另外，采用轻质防火板材作为防火外包层。比如纤维增强水泥板、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等非燃材料的防火板都可以作为防火外包层。这些材料与混凝土比起来比较轻便，但是其包装施工费力，且包装材料强度较差，不耐用。
还有一种方法是设挡火屏障。用耐火砖等构筑防火屏障，将大型钢构件如外柱等包在防火夹层中，防止热辐射和火焰的直接接触。用悬吊防火顶棚，把钢梁、屋架分隔开，避免钢构架直接暴露在火中。但此法较笨重，经济性和实用性都不是很理想。
目前，少数钢结构建筑采用水冷却进行钢结构防火保护，对于钢结构中的空心管材，采用内部充水冷却。循环冷却水带走火灾传递给管材的热量，可有效地阻止未加覆盖的钢管温升过快。但是此法仅用于特殊的构件，并需要增设蓄水池、管道等附件设施，需要的条件复杂而且成本高，因此也不是太理想的方法。
现在，钢结构在建筑业发展迅速，对钢结构构件的防火保护也越来越受到人们的重视，目前专家人员在严密分析钢结构火灾特点的基础上，借鉴了传统的钢结构的保护技术的优点，逐步开发出了钢结构喷射保护和钢结构防火涂料喷涂这两种钢结构保护技术。
其中钢结构喷射保护技术主要是喷射无机纤维防火护层材料，无机纤维材料有很好的附着力，并且具有低密度、高热容、低导热的突出特点，在高温火场中，厚度没有明显的变化，护层不熔化、不脱落，能够极大的提高被保护构件的耐火极限，这种保护技术尤其适用于耐火极限要求比较高的高层钢机构的防火保护。
另外，目前使用的钢结构防火涂料主要有膨胀型和非膨胀型两大类型。膨胀型防火涂料，又称超薄型防火涂料，厚度极小，其基料为有机树脂，阻燃体系为聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺，遇火会自发膨胀，形成比原涂层厚度大十几倍到数十倍的多孔碳质层，用于钢结构防火可极大提高钢结构的耐火极限；非膨胀型防火涂料，又称厚涂型防火涂料，其主要成份为无机绝热材料，遇火不膨胀，自身具有良好的隔热性，也可以极大的提高钢结构构件的耐火性能。由于这两类防火涂料本身极大的防火性能，现在已经在建筑行业中得到了及广泛的应用。喷涂钢结构防火涂料就是将这些钢结构防火涂料施涂于钢结构表面，使其形成耐火隔热保护层。
四、总结
由于钢结构建筑特有的优越性，人们对其各方面的研究越来越深入。相信，随着人们对钢构件防火保护研究的不断深入和扩展，钢结构建筑将得到前所未有的发展，且其应用会越来越广泛，将来它必将成为建筑行业里最重要的建筑形式。
参考文献：
[1] 长硕生，周伦.喷射无机纤维防火护层材料浅谈[J].消防技术与产品信息，2004（4）.
[2] 蒋永琨.钢结构防火保护技术发展与现状[J].中国消防工程手册（设计 施工 管理）.
[3] 董新明，亓延军.由典型火灾论钢结构建筑防火与抗火设计[J].消防科学与技術，2002（5）.
关键词：钢结构；耐火性能；防火保护
钢结构之所以在建筑行业中被越来越多的广泛应用，主要是因为钢结构建筑具有强度高、自重轻、抗震性能好、吊装施工方便、建设周期短、造价低等优点。但是，钢结构自身也有一些缺陷，比如极易导热，耐火极限低，耐火性能不好等。只有提高钢结构的耐火性能才能充分发挥钢结构在建筑中的优势，所以钢结构防火保护消防性能研究就显得十分必要。
一、钢结构的耐火性能与耐火极限
钢的内部晶体组织对温度特别敏感，所以钢结构最致命的弱点就是钢的耐火性能非常差，当温度升高或者降低时钢材性能都会发生一定的变化。科学研究发现，在火灾温度下未加保护的钢结构只需短短十五分钟，其自身温度就可达倒540℃以上。另外，其载荷能力、屈服点、抗压强度以及弹性模量等都迅速下降。
随着温度变化，钢结构的耐火极限也有很大的变化。实验表明，常用钢结构构件的耐火极限在十五分钟到三十分钟之间，这根本不能满足火灾情况下对建筑防火的要求。既然普通钢构件的耐火极限距离防火规范的要求还很远，那么我们要利用钢构件的同时必须对普通钢构件进行防火保护，以它在火灾中迅速升温产生变型坍塌，从而为消防灭火和安全疏散赢得宝贵时间，避免或减少火灾损失。
二、钢结构防火保护中存在问题
虽然我们在平常的钢构件利用中已经认识到要对其进行防火保护，但是在对钢构件防火保护的过程中仍然还存在很多问题。
1、对钢结构构件耐火极限的规定死板
不同的建筑由于建筑类型、性质、用途以及内设消防设施水平等的不同，它所需要的钢构件具备的耐火极限也是不同的。目前，我国现行的规范确定的钢构件的耐火极限都是在 20 多年前基于实验的构件抗火设计方法所确定的，这种构件抗火设计方法很难将火灾荷载分布与大小的影响、构件的端部约束状态的影响考虑到。况且，随着新材料、新结构的不断出现，原有的防火保护措施已远远不能适应新型构件的要求，如果对所有的建筑不加区别的都统一规定相同的耐火极限，也不能符合自身结构耐火性能的要求。
2、防火涂料选型单一
我国《钢结构防火涂料应用技术规范》明确规定：“室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定其耐火极限在 1. 5 h以下时，应选用薄涂型钢结构防火涂料”；“室外隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构，当规定耐火极限在 1. 5 h 以上时，应选用厚涂型钢结构防火涂料”。然而，在实际的工程应用中，许多地区采用的防火涂料仍然是单一的膨胀型并不能根据不同应用类型的钢结构来选择不同的防火涂料。
3、防火涂料产品质量无法保证
《钢结构防火涂料应用技术规范》还规定：“用于保护钢结构的防火涂料必须有国家检验机构的耐火极限检测报告和理化性能检测报告，必须有防火监督部门核发的生产许可证和生产厂方的产品合格证”。然而少数防火涂料生产厂家为追求经济利益，跟质监部门采取周璇的办法，他们所提供的送检样品有一套独立的生产体系，这套生产体系生产的产品都是符合国家规范的，但是只是用来生产送检样品的。另外他们生产流向市场的产品时使用的是另一套生产体系，这个体系生产产品的时候所使用的原材料等级低，生产出来的产品都是不合符规范规定的劣质产品。
三、钢结构防火保护对策
前面我们已经分析了钢结构构件的耐火性能非常低，如果不对其采取防火保护措施，就会很容易受到火灾的威胁，甚至发生火灾时很难进行营救。所以当前在发展钢结构建筑的同时，我们要不断研究完善火灾对策，制定消防法规，重视钢结构防火保护技术的开发与应用。首先我们要明确对钢结构防火保护采用的原理，那就是采用绝热或吸热的材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量向钢材传递的速度，从而推迟钢结构温升以及产生各种性能变化的时间。现在我们从传统防火保护技术和现代防火保护技术两个方面来探讨一下如何对钢结构构件进行防火保护。
在传统防火保护技术中，我们主要采用的方法有以下几个：
首先是在钢构件四周浇抹混凝土。用混凝土将钢构件完全封闭起来。使用这种方法比较简便，而且混凝土也比较容易获得，在其成型后更是坚固耐用。但是混凝土层在烈火作用下会因直流水喷射造成破裂和剥落，而且这种用混凝土构造起来的保护层比较厚，重量大，施工费用还高，所以现在不是经常采用该种方法。
另外，采用轻质防火板材作为防火外包层。比如纤维增强水泥板、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等非燃材料的防火板都可以作为防火外包层。这些材料与混凝土比起来比较轻便，但是其包装施工费力，且包装材料强度较差，不耐用。
还有一种方法是设挡火屏障。用耐火砖等构筑防火屏障，将大型钢构件如外柱等包在防火夹层中，防止热辐射和火焰的直接接触。用悬吊防火顶棚，把钢梁、屋架分隔开，避免钢构架直接暴露在火中。但此法较笨重，经济性和实用性都不是很理想。
目前，少数钢结构建筑采用水冷却进行钢结构防火保护，对于钢结构中的空心管材，采用内部充水冷却。循环冷却水带走火灾传递给管材的热量，可有效地阻止未加覆盖的钢管温升过快。但是此法仅用于特殊的构件，并需要增设蓄水池、管道等附件设施，需要的条件复杂而且成本高，因此也不是太理想的方法。
现在，钢结构在建筑业发展迅速，对钢结构构件的防火保护也越来越受到人们的重视，目前专家人员在严密分析钢结构火灾特点的基础上，借鉴了传统的钢结构的保护技术的优点，逐步开发出了钢结构喷射保护和钢结构防火涂料喷涂这两种钢结构保护技术。
其中钢结构喷射保护技术主要是喷射无机纤维防火护层材料，无机纤维材料有很好的附着力，并且具有低密度、高热容、低导热的突出特点，在高温火场中，厚度没有明显的变化，护层不熔化、不脱落，能够极大的提高被保护构件的耐火极限，这种保护技术尤其适用于耐火极限要求比较高的高层钢机构的防火保护。
另外，目前使用的钢结构防火涂料主要有膨胀型和非膨胀型两大类型。膨胀型防火涂料，又称超薄型防火涂料，厚度极小，其基料为有机树脂，阻燃体系为聚磷酸铵、季戊四醇、三聚氰胺，遇火会自发膨胀，形成比原涂层厚度大十几倍到数十倍的多孔碳质层，用于钢结构防火可极大提高钢结构的耐火极限；非膨胀型防火涂料，又称厚涂型防火涂料，其主要成份为无机绝热材料，遇火不膨胀，自身具有良好的隔热性，也可以极大的提高钢结构构件的耐火性能。由于这两类防火涂料本身极大的防火性能，现在已经在建筑行业中得到了及广泛的应用。喷涂钢结构防火涂料就是将这些钢结构防火涂料施涂于钢结构表面，使其形成耐火隔热保护层。
四、总结
由于钢结构建筑特有的优越性，人们对其各方面的研究越来越深入。相信，随着人们对钢构件防火保护研究的不断深入和扩展，钢结构建筑将得到前所未有的发展，且其应用会越来越广泛，将来它必将成为建筑行业里最重要的建筑形式。
参考文献：
[1] 长硕生，周伦.喷射无机纤维防火护层材料浅谈[J].消防技术与产品信息，2004（4）.
[2] 蒋永琨.钢结构防火保护技术发展与现状[J].中国消防工程手册（设计 施工 管理）.
[3] 董新明，亓延军.由典型火灾论钢结构建筑防火与抗火设计[J].消防科学与技術，2002（5）.