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[摘要]介绍钢结构防火的几种方法，防火涂料的类型及隔热原理，在此基础上，讨论钢结构防火方法选择应考虑的几个要求。
[关键词]钢结构 防火方法 防火涂料
中图分类号：TU5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1010118－01
钢结构具有强度高，受负荷能力强，自重轻，抗震性能好，占空体积小，构件制造与安装方便等优点，但是钢材耐火性远低于砖石和钢混结构，温度达到600度时，钢材就其本丧失了全部的强度和刚度。笔者就本文来探析钢结构的防火方法，防火涂料的选择。
一、火灾对钢结构的危害
目前钢结构采用的防火方法主要有以下几种：
（一）防火板隔离法
将表面平整的防火材料板采用机械方法环绕固定在钢构件的四周，一般做成箱状，将构件和周围火环境内外隔离，以达到降低构件的受热速度，确保构件在一定的防火时效内不致达到其极限温度。由于防火板可在工厂批量生产，所以具有厚度一致，品质保证，干净无污染等优点。但对于结构复杂的细部施工较困难，装配速度较慢。由于外表平整，美观，故较为适用于外露构件如钢柱的防火处理，大部分产品耐火时间可达到4h。
（二）膨胀漆覆盖法
将一定厚度的膨胀漆采用喷涂，刷或抹的方式在经过一定处理的构件表面形成一层保护膜，最高可满足2 h的耐火时间要求。膨胀漆防火材料覆盖层遇高温时能够自然膨胀成泡沫状，形成一层很厚的隔热层，其厚度可达原防火层厚度的数十倍，以降低钢构件的升温速率。该方法可作为钢构件的表面装修，具有施工迅速且易于在复杂的结构细部施工等优点，但大都不适合潮湿的环境，仅适用于干燥的室友内互不干环境。视材料防火性能的不同，该方法造价可高可低。
（三）水泥砖块填充法
对于某些截面的H型钢柱，在其翼缘和腹板之间的空隙处填入水泥砖以降低构件表面的曝火面积，同时使截面上产生不同的温度区域，从而达到降低构件的受热速率，提高其抗火性能的目的。单独采用该方法可能达到30分的耐火时间，如果需要更高的抗火时效，则须对暴露的钢构件表面施以其它的防火处理。
（四）充水法
在空心钢构件内充水是抵御火灾最有效的方法，能使钢结构在火灾时保持较低的温度。水在结构构件内循环，受热的水可经冷却再循环，或由水管引入凉水来取代加热过的水。这种方法在国外被广泛地使用在钢柱的防护中。这种方法造价低，对空心钢构件的防渗漏，防腐蚀要求高，只适用于空心钢构件的保护。
（五）喷涂法
该方法采用专门设备将一定厚度防火涂料直接喷在钢结构构件表面上，具有造价较低，施工快速，复杂的细部亦容易覆盖等优点，视防火层厚度的大小抗火时间也有所不同，最高可达4H。但由于喷涂表面不平整，影响美观。故适用于比较隐蔽的钢构件，如下挂天花板的钢梁或钢层架的防火处理。防火涂料一般由硅石添加粘结剂或矿物
纤维制成。
二、钢结构的防火涂料
钢结构防火涂料是以上5种方法中最常用的，最经济有效的方法，下文笔者讨论防火涂料的分类及隔热原理。
（一）防火涂料的分类
钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的结构表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料，分类如下：
1．薄涂型钢结构防火涂料（B类）。这类涂料又叫膨胀涂料或膨胀油灰，它一般分为底层涂料和面层涂料。使用时，涂层厚度一般为2-7mm，有一定装饰效果，高温时涂层膨胀增厚，具有耐火隔热作用，耐火极限可达0.5-1.5h。
2．厚涂型钢结构防火涂料（H类）。涂层厚度一般为8.5mm,粒状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5-3.0h，又称为钢结构防火隔热涂料。
（二）防火涂料的防火隔热原理钢材是建筑上常用用的主要金属材料，钢结构是主要的建筑结构之一
钢虽是一种不燃烧的材料，但却是热的良导体，极易传导热量。在常温下，普通建筑钢的热导率是67.63w/(mk)。科学试验和火灾实例都表明，未加保护的钢结构在火灾温度作用下，只需0.25h自身温度就会上升到钢的极限温度540度以上，致使强度和承载能车急剧下降，在纵向压力和横向拉力作用下，钢结构不可避免地扭曲变形，导致建筑物一部分或全部坍塌毁坏。而且变形后的钢结构是无法修复使用的。
应用钢结构防火涂料涂覆在钢基材表面，其目的在于进行防火隔热保护，防止钢构件在火灾中迅速升温挠曲变形塌落。防火原理有三个：一是涂层对钢基材起屏蔽作用，隔离了火焰，使钢构件不致于直接暴露在火焰或高温之中；二是涂层吸热后部分物质分解放出水蒸气或其他不燃气体，起到消耗热量，降低火焰温度和燃烧速度，稀释氧气的作用；三是涂层本身多孔轻质或受热膨胀后形成炭化泡沫层，热导率均在0.233w/(mk)以下，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢其材受热温升到极限温度的时间。从而提高了钢结构的耐火极限。根据热传导方程，在火灾时，防火涂层越厚，热导率越小，热量就越小，防火隔热效果越好。
三、钢结构防火方法的选择
如上所述，有多种钢结构防火方法可供选择以满足规范规定的一定耐火时间的要求。如何根据具体情况选择较为经济，合理的一种可以从如下几个方面考虑。
（一）构件表面的平整程度及美观要求
对于外露钢构件如钢柱等可采用防火板隔离法，也可采用膨胀漆作为防火材料同时兼作构件表面的装饰材料；对于天花板上面的钢梁或钢屋架，可采用直接喷涂法。
（二）和周围环境的相容性
膨胀漆仅适合于干燥的室内环境。尽管大部分的防火处理方法可经受短时间的，间隔性的雨水的侵袭，但有些防火材料经较长时间的水浸泡以后会发生脱落现象。另外，钢结构一般都要使用防用防锈底漆，选择的防火涂料必须和底漆是相容的。
（三）施工程序及进度要求
一些防火板和防火涂料对水比较敏感，故一般需要在建筑物主体结构完成以后才进行防火处理。同样，膨胀漆应在钢筋混凝土楼板干燥以后再进行喷涂。另外，对施工进度的要求也是影响进行不同防火处理方法选择的重要因素，如喷涂法施工速度快而防火板的安装就要慢得多。
总之，钢结构防火是钢结构住宅设计中的一个重要要素，采用的方法和措施将随着钢铁工业，建筑材料工业及住宅设计方法的进步而不断完善。
参考文献：
[1]蔡玉春，钢结构住宅设计中防火问题的对策研究[J].钢结构2007（3）.
[2]蔡鲜、蔡秀敏，浅析钢结构的防火[J].黑龙江科技信息.2008（4）.
[3]段宏，钢结构图防火漫谈[J].江西建材.2007（4）.
[4]周劲，浅析钢结构建筑物的几种防火方法[J].四川建材.2007（6）.
[关键词]钢结构 防火方法 防火涂料
中图分类号：TU5 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2008）1010118－01
钢结构具有强度高，受负荷能力强，自重轻，抗震性能好，占空体积小，构件制造与安装方便等优点，但是钢材耐火性远低于砖石和钢混结构，温度达到600度时，钢材就其本丧失了全部的强度和刚度。笔者就本文来探析钢结构的防火方法，防火涂料的选择。
一、火灾对钢结构的危害
目前钢结构采用的防火方法主要有以下几种：
（一）防火板隔离法
将表面平整的防火材料板采用机械方法环绕固定在钢构件的四周，一般做成箱状，将构件和周围火环境内外隔离，以达到降低构件的受热速度，确保构件在一定的防火时效内不致达到其极限温度。由于防火板可在工厂批量生产，所以具有厚度一致，品质保证，干净无污染等优点。但对于结构复杂的细部施工较困难，装配速度较慢。由于外表平整，美观，故较为适用于外露构件如钢柱的防火处理，大部分产品耐火时间可达到4h。
（二）膨胀漆覆盖法
将一定厚度的膨胀漆采用喷涂，刷或抹的方式在经过一定处理的构件表面形成一层保护膜，最高可满足2 h的耐火时间要求。膨胀漆防火材料覆盖层遇高温时能够自然膨胀成泡沫状，形成一层很厚的隔热层，其厚度可达原防火层厚度的数十倍，以降低钢构件的升温速率。该方法可作为钢构件的表面装修，具有施工迅速且易于在复杂的结构细部施工等优点，但大都不适合潮湿的环境，仅适用于干燥的室友内互不干环境。视材料防火性能的不同，该方法造价可高可低。
（三）水泥砖块填充法
对于某些截面的H型钢柱，在其翼缘和腹板之间的空隙处填入水泥砖以降低构件表面的曝火面积，同时使截面上产生不同的温度区域，从而达到降低构件的受热速率，提高其抗火性能的目的。单独采用该方法可能达到30分的耐火时间，如果需要更高的抗火时效，则须对暴露的钢构件表面施以其它的防火处理。
（四）充水法
在空心钢构件内充水是抵御火灾最有效的方法，能使钢结构在火灾时保持较低的温度。水在结构构件内循环，受热的水可经冷却再循环，或由水管引入凉水来取代加热过的水。这种方法在国外被广泛地使用在钢柱的防护中。这种方法造价低，对空心钢构件的防渗漏，防腐蚀要求高，只适用于空心钢构件的保护。
（五）喷涂法
该方法采用专门设备将一定厚度防火涂料直接喷在钢结构构件表面上，具有造价较低，施工快速，复杂的细部亦容易覆盖等优点，视防火层厚度的大小抗火时间也有所不同，最高可达4H。但由于喷涂表面不平整，影响美观。故适用于比较隐蔽的钢构件，如下挂天花板的钢梁或钢层架的防火处理。防火涂料一般由硅石添加粘结剂或矿物
纤维制成。
二、钢结构的防火涂料
钢结构防火涂料是以上5种方法中最常用的，最经济有效的方法，下文笔者讨论防火涂料的分类及隔热原理。
（一）防火涂料的分类
钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的结构表面，能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火极限的涂料，分类如下：
1．薄涂型钢结构防火涂料（B类）。这类涂料又叫膨胀涂料或膨胀油灰，它一般分为底层涂料和面层涂料。使用时，涂层厚度一般为2-7mm，有一定装饰效果，高温时涂层膨胀增厚，具有耐火隔热作用，耐火极限可达0.5-1.5h。
2．厚涂型钢结构防火涂料（H类）。涂层厚度一般为8.5mm,粒状表面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5-3.0h，又称为钢结构防火隔热涂料。
（二）防火涂料的防火隔热原理钢材是建筑上常用用的主要金属材料，钢结构是主要的建筑结构之一
钢虽是一种不燃烧的材料，但却是热的良导体，极易传导热量。在常温下，普通建筑钢的热导率是67.63w/(mk)。科学试验和火灾实例都表明，未加保护的钢结构在火灾温度作用下，只需0.25h自身温度就会上升到钢的极限温度540度以上，致使强度和承载能车急剧下降，在纵向压力和横向拉力作用下，钢结构不可避免地扭曲变形，导致建筑物一部分或全部坍塌毁坏。而且变形后的钢结构是无法修复使用的。
应用钢结构防火涂料涂覆在钢基材表面，其目的在于进行防火隔热保护，防止钢构件在火灾中迅速升温挠曲变形塌落。防火原理有三个：一是涂层对钢基材起屏蔽作用，隔离了火焰，使钢构件不致于直接暴露在火焰或高温之中；二是涂层吸热后部分物质分解放出水蒸气或其他不燃气体，起到消耗热量，降低火焰温度和燃烧速度，稀释氧气的作用；三是涂层本身多孔轻质或受热膨胀后形成炭化泡沫层，热导率均在0.233w/(mk)以下，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢其材受热温升到极限温度的时间。从而提高了钢结构的耐火极限。根据热传导方程，在火灾时，防火涂层越厚，热导率越小，热量就越小，防火隔热效果越好。
三、钢结构防火方法的选择
如上所述，有多种钢结构防火方法可供选择以满足规范规定的一定耐火时间的要求。如何根据具体情况选择较为经济，合理的一种可以从如下几个方面考虑。
（一）构件表面的平整程度及美观要求
对于外露钢构件如钢柱等可采用防火板隔离法，也可采用膨胀漆作为防火材料同时兼作构件表面的装饰材料；对于天花板上面的钢梁或钢屋架，可采用直接喷涂法。
（二）和周围环境的相容性
膨胀漆仅适合于干燥的室内环境。尽管大部分的防火处理方法可经受短时间的，间隔性的雨水的侵袭，但有些防火材料经较长时间的水浸泡以后会发生脱落现象。另外，钢结构一般都要使用防用防锈底漆，选择的防火涂料必须和底漆是相容的。
（三）施工程序及进度要求
一些防火板和防火涂料对水比较敏感，故一般需要在建筑物主体结构完成以后才进行防火处理。同样，膨胀漆应在钢筋混凝土楼板干燥以后再进行喷涂。另外，对施工进度的要求也是影响进行不同防火处理方法选择的重要因素，如喷涂法施工速度快而防火板的安装就要慢得多。
总之，钢结构防火是钢结构住宅设计中的一个重要要素，采用的方法和措施将随着钢铁工业，建筑材料工业及住宅设计方法的进步而不断完善。
参考文献：
[1]蔡玉春，钢结构住宅设计中防火问题的对策研究[J].钢结构2007（3）.
[2]蔡鲜、蔡秀敏，浅析钢结构的防火[J].黑龙江科技信息.2008（4）.
[3]段宏，钢结构图防火漫谈[J].江西建材.2007（4）.
[4]周劲，浅析钢结构建筑物的几种防火方法[J].四川建材.2007（6）.