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鋼材具有的強度高、延性好優(yōu)點(diǎn)決定了鋼結構則具備自重輕、抗震性能好、承載能力大的特性，同時(shí)鋼結構可場(chǎng)內加工，施工周期短，同時(shí)材料又是可回收利用。因此，不管在國內還是國外鋼結構建筑都得*了廣泛的運用。

但鋼結構有一個(gè)致命弱點(diǎn)：抗火性能差。為了使鋼結構在火災中較常時(shí)間地保持強度和剛度，保障人們的生命和財產(chǎn)安*，在實(shí)際工程中采用了多種防火保護措施。根據防火原理不同，防火措施分阻熱法和水冷*法。阻熱法又可分為噴涂法和包封法（空心包封法和實(shí)心包封法）。水冷*法有水淋冷*法和沖水冷*法。具體介紹各種防火措施，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。

1 、鋼結構的耐火*限與耐火性能

鋼結構的耐火*限是指構件在標準耐火試驗中，從受到火的作用時(shí)起到失去穩定性或完整性、絕熱性止這段抵抗火作用的時(shí)間。

鋼材本身雖然不會(huì )起火燃燒,但鋼材的材性受溫度影響很大，但在250℃鋼材的沖擊韌性下降，超過(guò)300℃，屈服點(diǎn)與*限強度顯著(zhù)下降。實(shí)際火災下，荷載情況不變, 鋼結構失去靜態(tài)平衡穩定性的臨界溫度為500℃左右，而一般火場(chǎng)溫度達到800～1000℃。因此，火災高溫下鋼結構很快地會(huì )出現塑性變形，產(chǎn)生局部破壞， 造成鋼結構整體倒塌失效。

鋼結構建筑*須采取防火措施，以使得建筑具有足夠的耐火*限。防止鋼結構在火災中迅速升溫到臨界溫度， 防止產(chǎn)生過(guò)大變形以至建筑物倒塌，從而為滅火和人員*全疏散贏(yíng)得寶貴時(shí)間，避免或減少火災帶來(lái)的損失。

2、鋼結構防火保護措施

鋼結構防火保護措施按原理分為兩類(lèi)：一是阻熱法，二是水冷*法。這些措施的目的是一致的：使構件在規定的時(shí)間, 溫度升高不超過(guò)其臨界溫度。不同的是阻熱法是阻止熱量向構件傳輸來(lái), 而水冷*法允許熱量傳到構件上, 再把熱量導走以實(shí)現目的。

2.1 阻熱法

阻熱法根據防火涂料阻熱和包封材料阻熱，分為噴涂法和包封法。噴涂法通過(guò)涂覆或噴灑防火涂料把構建保護起來(lái)。包封法又可分為空心包封法和實(shí)心包封法。

2.1.1 噴涂法

一般采用防火涂料涂覆或噴灑于鋼材表面，形成耐火隔熱保護層，提高鋼結構的耐火*限。這種方法施工簡(jiǎn)便、重量輕、耐火時(shí)間較長(cháng)，而且不受鋼構件幾何形狀*制。具有較好的經(jīng)濟性和實(shí)用性，應用廣泛。鋼結構防火涂料的品種較多,大體分為兩類(lèi)：一類(lèi)是薄涂型防火涂料( B 類(lèi)) , 亦即鋼結構膨脹防火料； 另一類(lèi)是厚涂型涂料(H) 類(lèi)。

B類(lèi)防火涂料，涂層厚度一般為2-7mm?；蠟橛?樹(shù)脂，有一定裝飾效果，高溫時(shí)膨脹增厚。耐火*限可達0.5～1.5h。薄涂型鋼結構防火涂料涂層薄、重量輕、抗振性好。室內*露鋼結構、輕型屋蓋鋼結構，當規定其耐火*限在1.5h及以下時(shí)，宜選用薄涂型鋼結構防火涂料。H類(lèi)防火涂料涂層厚度一般為8～50mm。呈粒狀面。主要成分為無(wú)機絕熱材料，密度較小熱導率低。耐火*限可達0.5～3.0h。厚涂型鋼結構防火涂料一般不燃、耐老化、耐久性較可靠。室內隱蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠(chǎng)房鋼結構，當規定其耐火*限在1.5h以上時(shí)，應選用厚涂型鋼結構防火涂料。

2.1.2包封法

1) 空心包封法：一般采用防火板或耐火磚，沿鋼構件的外*邊界，將鋼構 件包裹起來(lái)。國內石化工業(yè)鋼結構廠(chǎng)房大多采用砌筑耐火磚包裹鋼構件的方法對鋼結構加以保護。該方法的優(yōu)點(diǎn)是強度高、耐沖擊，但缺點(diǎn)是占用的空間較大、施工較麻煩。采用耐火輕質(zhì)板材如纖維增強水泥板、石膏板、蛭石板等作防火外包層。對大型鋼構件進(jìn)行箱式包裹的方法具有裝修面平整光滑、成本低、損耗小、無(wú)環(huán)境污染、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，推廣前景良好。  

2) 實(shí)心包封法：一般通過(guò)澆筑混凝土，將鋼構件包裹起來(lái)，完全封閉鋼構 件。如上海浦東世界金融大廈的鋼柱就采用該方法。其優(yōu)點(diǎn)是強度高、耐沖擊，但缺點(diǎn)是混凝土保護層占用的空間大、施工比較麻煩，特別是在鋼梁和斜撐上施工十分困難。

2.2 水冷*法

水冷*法包括水淋冷*法和充水冷*法。

2.2.1 水淋冷*法

水淋冷*法是在鋼結構上部布置自動(dòng)或手動(dòng)噴淋系統。發(fā)生火災時(shí)，啟動(dòng)噴淋系統，在鋼結構表面形成一層連續的水膜，火焰蔓延到鋼結構表面時(shí)，水分蒸發(fā)帶走熱量，延緩鋼結構建筑達到其界限溫度。水淋冷*法在同濟大學(xué)土木工程學(xué)院大樓得*使用

2.2.2 充水冷*法

充水冷*法是在空心鋼構件內充水。通過(guò)水在鋼結構內的循環(huán)，吸收鋼材本身受熱的熱量。從而使鋼結構在火災中能保持較低的溫度，不會(huì )因升溫過(guò)高而喪失承載能力。為防止銹蝕和結冰, 水中要加阻銹劑和防凍劑。美國匹茲堡64層的美國鋼鐵公司大廈的鋼柱就采用了充水冷*法。

3、防火措施比較

阻熱法通過(guò)阻熱材料可以減慢熱量向結構構件傳導的速度?？傮w來(lái)說(shuō)，隔熱法經(jīng)濟性和實(shí)用性較好，在實(shí)際工程運用相當廣泛。水*卻法是抵御火災的一種有*的防護措施，但由于這種方法對結構設計有專(zhuān)門(mén)要求，同時(shí)其成本較高，故目前在工程領(lǐng)域還未*到很好的推廣。

阻熱法在鋼結構防火保護中廣泛使用，所以下面重*比較阻熱法措施中噴涂法與包封法的優(yōu)缺點(diǎn)。

3.1 耐火性  

這耐火性能上，包封法優(yōu)于噴涂法?；炷?、耐火磚等包封材料耐火性比一般的防火涂料好。另外，新型防火板的耐火性能也優(yōu)于防火涂料。其耐火*限明顯高于同厚度的鋼結構防火隔熱材料, 更高于膨脹型防火涂料。

3.2耐久性

由于包封材料如混凝土耐久性比較好，不易隨時(shí)間推移發(fā)生性能劣化；而耐久性一直是鋼結構防火涂料未能解決好的問(wèn)題。以有*組分為主的薄型和超薄型防火涂料無(wú)論是用于室外還是室內, 其有*組分都可能產(chǎn)生分*、降解、老化等問(wèn)題, 從而使涂層剝落粉化或失去防火性能。

3.3施工性  

鋼結構防火的噴涂法施工簡(jiǎn)便,無(wú)須復雜的工具即可施工。但噴涂法防火涂料施工質(zhì)量可控性差,對基材的除銹、防火涂料的涂層厚度以及施工環(huán)境濕度等不易控制；包封法施工比較復雜，對于斜撐、鋼梁尤為明顯，不過(guò)施工可控性較強強，質(zhì)量容易保證?？梢暂^為準確地改變包封材料的厚度來(lái)控制耐火*限。

3.4 環(huán)保性

噴涂法在施工時(shí)污染環(huán)境, 特別是在高溫作用下能揮發(fā)出有害氣體。包封法在施工、正常使用環(huán)境和火災高溫下均無(wú)有毒釋放物, 有利于環(huán)境保護和火災時(shí)的人員安*。

3.5 經(jīng)濟性

噴涂法施工簡(jiǎn)單、工期短，施工費用低。但防火涂料價(jià)*高，而且由于涂料存在老化等缺點(diǎn),其維護費用較高。包封法施工費用高, 但所用材料價(jià)*便宜, 且維修費用低。綜合來(lái)講，包封法經(jīng)濟效性較好。

3.6 適用性

噴涂法不受構件的幾何限*, 多用于梁、柱、樓板、屋蓋等各構件的保護。特別適用于輕鋼結構、網(wǎng)架結構和異形鋼結構等空間結構體系鋼結構防火保護中。包封法施工復雜，特別是鋼梁、斜撐等構件,包封法一般較多用于柱子，適用范圍沒(méi)噴涂法廣泛。

3.7 占用空間

噴涂法所使用的防火涂料體積較小，而包封法使用的包封材料如混凝土、防火磚，會(huì )占用空間，減小使用空間。而且包封材料質(zhì)量也較大。