建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火處理

閆百慧　侯　靜

摘 要：隨著國(guó)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(lèi)大跨度、多層和高層建筑中。大跨度工業(yè)廠房、倉(cāng)庫(kù)、橋梁、體育場(chǎng)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。這些都是混凝土結(jié)構(gòu)都很難實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，而鋼材依據(jù)它自身得特點(diǎn)：自重輕，強(qiáng)度高，抗震性能好，工廠化加工并具有可裝配性，施工方便，安裝速度快等優(yōu)點(diǎn)，并能實(shí)現(xiàn)各種外形復(fù)雜得建筑造型，因此建筑鋼結(jié)構(gòu)近年來(lái)被廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：建筑鋼結(jié)構(gòu)；鋼結(jié)構(gòu)防火

1 鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)及發(fā)展空間

我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有很大差距，這些差距將使我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)存在著較大的發(fā)展空間。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，按每年遞增7~9%速度發(fā)展，中國(guó)目前鋼結(jié)構(gòu)制造業(yè)年產(chǎn)量600~700萬(wàn)噸（包括工程建設(shè)和鋼結(jié)構(gòu)制品）的能力將迅速擴(kuò)大，按發(fā)達(dá)國(guó)家鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量占總鋼材產(chǎn)量10%計(jì)算，中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)的年產(chǎn)量應(yīng)達(dá)到1700～2000萬(wàn)噸。

基于以上來(lái)看，鋼結(jié)構(gòu)必然隨著社會(huì)的發(fā)展，以其可靠得性能，日益完善得工廠化程度而被廣泛的推廣。

2 鋼結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

鋼結(jié)構(gòu)具有耐腐蝕性能差和防火性差的缺點(diǎn)。

腐蝕問(wèn)題可以通過(guò)涂刷高性能防護(hù)漆、定期得維護(hù)和研制提高鋼材本身防腐蝕性強(qiáng)的耐侯鋼來(lái)解決。

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(zhǎng)率和線膨脹系數(shù)增大。這體現(xiàn)了鋼材溫度升高時(shí)強(qiáng)度下降塑性提高。鋼結(jié)構(gòu)通常在600℃溫度左右強(qiáng)度就會(huì)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(shí)有發(fā)生，并造成很大的災(zāi)難。為了保證國(guó)民經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展和人們得生命財(cái)產(chǎn)安全，防止火災(zāi)發(fā)生具有十分重大的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)意義。

3 鋼結(jié)構(gòu)的防火處理方法

火災(zāi)的發(fā)生機(jī)理非常復(fù)雜，單體建筑的防火設(shè)計(jì)是一個(gè)系統(tǒng)工程，一般分為防止起火及火勢(shì)擴(kuò)大系統(tǒng)、防煙與安全疏散系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)系統(tǒng)等。鋼結(jié)構(gòu)防火屬于結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)部分。由于個(gè)系統(tǒng)具有統(tǒng)一性，鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)必須放在整個(gè)建筑防火系統(tǒng)中加以考慮。目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)建筑物得耐火等級(jí)及相應(yīng)構(gòu)件的耐火等級(jí)做了具體的規(guī)定。我們?cè)谧鲣摻Y(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，只要鋼構(gòu)件的耐火極限大于規(guī)范要求的耐火極限。

目前我國(guó)廣泛采用的鋼構(gòu)件防火措施主要有防火涂料法和構(gòu)造防火兩種類(lèi)型。構(gòu)造防火方法主要是發(fā)泡防火漆法和外包防火層等方法。對(duì)于外露的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如樓梯等多用涂料和漆料，采用10～40mm厚的涂料，耐火極限可達(dá)1.5～3h，而發(fā)泡漆的耐火時(shí)間一般為0.5h。對(duì)隱藏的構(gòu)件，珍珠巖防火噴涂或采用防火板是經(jīng)濟(jì)有效的方法，30～40mm厚的噴涂可實(shí)現(xiàn)1.5h的耐火極限，并兼有一定的防腐能力。暴露鋼構(gòu)件一般采用耐腐蝕涂料或油漆防腐，由底漆和面漆組成。目前防腐涂料的有效期為10～20年，所以要定期重新涂刷。鍍鋅壓型鋼板本身具有一定的防腐能力，在用于樓蓋時(shí)可借助于防火涂料解決防腐問(wèn)題，但用于屋面和外墻面時(shí)還要涂以有機(jī)涂料，增加其耐久年限。

3．1 防火涂料法

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(guó)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要分為薄涂型和厚涂型兩類(lèi)，即薄型（Ｂ類(lèi)，包括超薄型）和厚型（Ｈ類(lèi)）。薄型涂層厚度在7mm以下，在火災(zāi)時(shí)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(duì)鋼結(jié)構(gòu)負(fù)荷輕，裝飾性較好，對(duì)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(lái)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(chǎng)合，但是，無(wú)論那種產(chǎn)品均應(yīng)通過(guò)國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)合格，方可選用。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的按以下規(guī)則選用：

室內(nèi)裸露鋼結(jié)構(gòu)、輕型屋蓋鋼結(jié)構(gòu)及有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)規(guī)定耐火極限在1。5h及以下時(shí)，宜選用薄涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

室內(nèi)隱蔽鋼結(jié)構(gòu)、高層全鋼結(jié)構(gòu)及多層廠房鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)規(guī)定其耐火極限在1。5h以上時(shí)，應(yīng)選用厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

露天鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用適合室外用的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，用于保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的防火涂料應(yīng)不含石棉，不用苯類(lèi)溶劑，在施工干燥后應(yīng)沒(méi)有刺激性氣味；不腐蝕鋼材，在預(yù)定的使用期內(nèi)須保持其性能。

確定鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂層厚度的原則:

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的涂層厚度，可按下列原則之一確定：

按照有關(guān)規(guī)范對(duì)鋼結(jié)構(gòu)不同構(gòu)件耐火極限的要求，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)耐火實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)選定相應(yīng)的涂層厚度。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)數(shù)據(jù)，按照計(jì)算方法確定涂層的厚度。

3．2 發(fā)泡防火漆法

防火漆是由成膜劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等多種材料制造而成的一種阻燃涂料。防火漆與一般油漆相比，在物理性能方面基本一樣，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃燒，遇火時(shí)，能推遲火焰延燒到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。據(jù)試驗(yàn)：將一般油漆與防火漆分別涂在木板上，干燥后，用同樣的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到２分鐘就和油漆一道焦灼；而涂非膨脹惰氣型防火漆的木板，２分鐘后僅出現(xiàn)陰燃現(xiàn)象，靜置３０秒后立即熄滅；涂膨脹惰氣型防火漆的木板，即使烘烤１５分鐘，連陰燃現(xiàn)象也未出現(xiàn)。由此可見(jiàn)，用防火漆涂于物體表面，一旦發(fā)生火災(zāi)，的確能在定時(shí)間里阻止火勢(shì)蔓延，保護(hù)物體表面，從而為滅火戰(zhàn)斗取寶貴的時(shí)間。

防火漆施工工藝：

A、將鋼結(jié)構(gòu)表面除銹后，刷涂一層鐵紅或紅丹底漆，底層完全干燥后方可進(jìn)行下一工序。B、使用前將涂料攪拌均勻，基材表面清除干凈，無(wú)油污、無(wú)塵土。C、采用刷涂或噴涂，涂膜均勻，若涂料過(guò)稠可用專(zhuān)用稀料稀釋。間隔6小時(shí)后刷第二遍，濕涂覆量≥500g/平方米。D、涂料未用完，須將桶蓋重新封嚴(yán)。

防火漆施工注意事項(xiàng)：

A、涂料所用溶劑為揮發(fā)性易燃物，施工時(shí)注意通風(fēng)，嚴(yán)禁火種并采取必要的消防措施；B、涂料未實(shí)干前，禁止與水接觸。

3．3 外包防火層法

外包防火層法就是在鋼結(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。現(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(lái)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(chǎng)對(duì)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(shí)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。

外包防火層法通常應(yīng)用于鋼柱，其做法有：金屬網(wǎng)抹50#砂漿保護(hù)，厚度為8mm，耐火極限達(dá)到0.8h；用加氣混凝土作保護(hù)層，厚度為40mm時(shí)耐火極限為1.0h，當(dāng)厚度為80mm時(shí)，耐火極限能夠達(dá)到2.33h；用200#混凝土作保護(hù)層，保護(hù)層厚度為100mm時(shí)耐火極限能夠達(dá)到2.85h；用普通粘土磚作保護(hù)層，厚度為120mm時(shí)耐火極限能夠達(dá)到2.85h；用陶?；炷磷鞅Ｗo(hù)層，保護(hù)層厚度為80mm時(shí)耐火極限能夠達(dá)到3.0h。隨著技術(shù)發(fā)展，用防火板作保護(hù)層技術(shù)越來(lái)越完善，應(yīng)用越來(lái)越廣。防火板鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)主要用于耐火等級(jí)為一、二級(jí)的建筑物的鋼柱、梁、樓板和屋頂承重構(gòu)件，設(shè)備的承重鋼框架、支架、裙座等鋼構(gòu)件進(jìn)行包覆和屏蔽，以阻隔火焰和熱量，降低鋼結(jié)構(gòu)的升溫速率，將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限由0．25h提升到設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定的耐火極限。其安裝方法可采用粘結(jié)劑或鋼件(如鐵釘、鐵箍)固定在鋼構(gòu)件上，在做包覆保護(hù)之前鋼構(gòu)件應(yīng)先作防銹去污處理，并涂刷防銹漆。

鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用越來(lái)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(huì)像一堆爛泥一樣坍塌下來(lái)，給人民生命財(cái)產(chǎn)將造成不可估量的損失。目前的防火處理方法基本能滿足規(guī)范規(guī)定耐火時(shí)限要求，但是新的防火方法還有待于研究。