21世纪，是人类蓬勃发展的新世纪，也是建筑史突飞猛进的新世纪。建筑在城市、乡村上拔地而起，它们有的造型怪异却又坚固耐用，有的造型古朴而又显得稳健大方，有的造型新颖独特却又深得大家喜爱。而支撑着它们能在这片大地上屹立不倒的骨架，便是钢结构。钢材具有抗震、抗弯等特性，它是一种不会燃烧的建筑材料。在实际应用中，钢材既可以提高建筑物承受荷载的能力，也能满足建筑设计美感造型的要求，还避免了混凝土等建筑材料不能弯曲、拉伸的缺陷，但是它却有个不可忽视的不足:不耐火。本文介绍了钢结构的特点与标准和防火的必要性以及防火的基本方法，涂防火涂料是有效减缓火势蔓延的措施，加强自动喷淋灭火系统和排烟措施，合理确定防火分区是钢结构防火设计的关键。
一、钢结构在火灾中的防火标准
（1）防火涂料
当钢结构采用防火涂料保护时，可采用膨胀型或非膨胀型防火涂料。
钢结构防火涂料的技术性能除应符合现行国家标准《钢结构防火涂料》GB14907的规定外,还应符合下列要求:
1.生产厂应提供非膨胀型防火涂料导热系数(500℃时)、比热容、含水率和密度参数，或提供等效导热系数、比热容、含水率和密度参数。
2.主要成分为矿物纤维的非膨胀型防火涂料，当采用干式喷涂施工工艺时，应有防止粉尘、纤维飞扬的可靠措施。
(2)保护措施及其选用原则
1.钢结构可采用下列防火保护措施：外包混凝土或砌筑砌体、涂敷防火涂料、防火板包覆、复合防火保护，即在钢结构表面涂敷防火涂料或采用柔性毡状隔热材料包覆，再用轻质防火板作饰面板、柔性毡状隔热材料包覆。
2.钢结构防火保护措施应按照安全可靠、经济实用的原则选用，并应考虑下列条件：
．在要求的耐火极限内能有效地保护钢构件。．防火材料应易于与钢构件结合，并对钢构件不产生有害影响。．当钢构件受温度产生允许变形时，防火保护材料不应发生结构性破坏，仍能保持原有的保护作用直到规定的耐火时间。．施工方便，易于保证施工质量。．防火保护材料不应对人体有毒害。
二、钢结构的防火措施
上文提出的保护措施中，采用耐火、绝热或吸热的材料是最为关键的，它能阻挡火焰和隔绝热量，推迟钢结构的升温速率，延缓钢结构表面到达临界温度的时间。主要方法有以下几种：阻热法、水冷却法和屏蔽法。
（1）阻热法
阻热法根据防火涂料阻热和包封材料阻热，分为喷涂法和包封法。
1.喷涂法
喷涂法是通过涂覆或喷洒防火涂料把构建保护起来的。一般采用防火涂料涂抹或喷洒于钢材表面，形成一个耐火的隔热保护层，提高钢结构的耐火极限。这种方法重量轻、耐火时间较长、施工便捷，而且不受钢构件的形状限制，具有较好的实用性和经济性。钢结构防火涂料的品种较多,大体可分为两类：一类是薄涂型防火涂料( B类) ,即钢结构膨胀防火涂料；另一类是厚涂型涂料(H)类。
B类防火涂料，涂层厚度一般为2～7mm，基料为有机树脂，有一定的装饰效果，高温时膨胀增厚，耐火极限可达0.5～1.5h。薄涂型钢结构防火涂料重量轻、涂层薄、抗振性能好。室内为裸露的钢结构和轻型屋盖钢结构，当规定其耐火极限在1.5h及以下时，宜选用薄涂型钢结构防火涂料。H类防火涂料涂层厚度一般为8～50mm，呈粒状面，主要成分为无机绝热材料，密度较小而且热导率低，耐火极限可达0.5～3.0h。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆厚涂型钢结构防火涂料一般不燃、耐老化、耐久性，较可靠，室内为隐蔽钢结构、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。
2.包封法
包封法又可分为空心包封法和实心包封法。
空心包封法：一般采用防火板或耐火砖，沿钢构件的外围边界将钢构件包裹起来。国内石化工业钢结构厂房大多采用砌筑耐火砖包裹钢构件的方法对钢结构加以保护。该方法的优点是耐冲击、强度高，但缺点是占用的空间较大、施工较为麻烦。采用耐火轻质板材如纤维增强水泥板、石膏板、蛭石板等作为防火外包层。对大型钢构件进行箱式包裹的方法，具有装修面平整光滑、成本低、损耗小、无环境污染、耐老化等优点，推广前景良好。
实心包封法：一般是通过浇筑混凝土，将钢构件包裹起来，完全封闭钢构件。比如上海浦东世界金融大厦的钢柱就采用该方法。其优点是强度高、耐冲击，但缺点是混凝土保护层占用的空间大、施工较为麻烦，特别是在钢梁和斜撑上施工十分困难。
(2)水冷却法
水冷却法包括水淋冷却法和充水冷却法。
水淋冷却法是在钢结构上部布置自动或手动喷淋系统。发生火灾时，启动喷淋系统，在钢结构表面形成一层连续的水膜，火焰蔓延到钢结构表面时，水分蒸发会带走热量，延缓钢结构建筑达到其的极限温度。水淋冷却法在同济大学土木工程学院大楼得到使用。此方法较多地运用到实际中，但水淋的实际效率和持续的效果并不高，它不能保证水能淋到每一个钢结构表面，而且需要有维修人员定期检查，以免喷水系统发生故障。
充水冷却法是在空心钢构件内充水，通过水在钢结构内的循环，吸收钢材本身受热的热量，从而使钢结构在火灾中能保持较低的温度，不会因升温过高而丧失承载能力。为防止锈蚀和结冰, 水中还要加入阻锈剂和防冻剂。美国匹兹堡64层的美国钢铁公司大厦的钢柱就采用了充水冷却法。此方法最大的缺陷就是施工非常复杂，需要很精准的技术，耗资巨大，像中国这样的发展中国家很少运用。但这是现如今较有效的方法之一，耐火极限明显提高，利用率非常高。
(3)屏蔽法
屏蔽型防火的原理是通过将金属构件用耐火材料与火源隔断，从而保护钢构件，这是一种最为经济的防火方法。这种方法和阻热法还有些不同，它是将钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将构件包藏在两片墙之间的空隙里，只要增加少许的耐火材料或不增加便能达到防火的目的。
从建筑构造的角度看有以下几种常见形式：
在一些特殊的部位设置防火屏障，将火源隔开，起到防火墙的作用。如：钢梁下安装防火平顶、钢柱外侧设置一定宽度的防火板等，都可以省却钢桁架、钢网架等防火保护层。在室内防火处理时，有时可以采用这种方法将火灾发生频率高的防火分区与主要结构构件分隔开。
使用混凝土与耐火砖完全封闭钢构件。混凝土和砖是天然的耐火材料，它们本身具有耐火性能，根据厚度的不同耐火极限也不同，因此可采用混凝土包裹或者耐火砖包裹使钢构件达到一定的耐火极限。
这些措施的目的都是一致的：使构件在规定的时间, 温度升高不超过其临界温度。不同的是阻热法是阻止热量向构件传输来, 而水冷却法允许热量传到构件上, 再把热量导走以实现目的。
三、结语
现如今，高层钢结构建筑日趋增多，采用钢结构材料更为广泛。这些建筑一旦发生火灾事故，就会造成不可估量的损失。这就要求建筑师在设计时，加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制订必要的应急方案，提高自己的职业道德。
参考文献
[1]方强.钢结构防火设计和保护[J].钢结构,2002(04):43-45+56.
论文作者:孟相言
论文发表刊物:《中国建筑知识仓库》2019年01期
论文发表时间:2019/6/18
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