消防檢測維修|不會燃燒的鋼結(jié)構(gòu)為什么還需要防火保護？

鋼材是一種不會燃燒的建筑材料。跟混凝土相比，鋼材具有抗震、抗彎等諸多優(yōu)點。所以在現(xiàn)代建筑中，鋼結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用，不僅僅可以相對增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設(shè)計美感造型的需要，如各種單層或多層廠房、摩天大樓、庫房、候車室、候機廳等都普遍采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計。

雖然鋼材不會燃燒，但鋼材遇到高溫會發(fā)生變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌。

鋼材作為建筑材料在防火方面又存在一些難以避免的缺陷。

一般不加保護的鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限為15分鐘左右。通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲甚至于結(jié)構(gòu)坍塌。

911恐怖襲擊-雙子塔

雙子樓被飛機直接撞擊的若干個樓層，立即發(fā)生了嚴重的結(jié)構(gòu)破壞，包括局部的坍塌。但除了這個局部之外的其它部位，結(jié)構(gòu)保持完好。但是，由于飛機撞擊大樓，導(dǎo)致飛機上的航空燃料被點燃。撞擊產(chǎn)生的巨大火球瞬間消耗了一部分燃油。剩下的燃油沿著樓層流到電梯井和管道井里，在整個建筑的上半部分引發(fā)了大火。隨著大火的蔓延，主體鋼結(jié)構(gòu)的承載能力被逐漸削弱，最終導(dǎo)致了大樓的整體坍塌。

一定意義上，防火問題是鋼結(jié)構(gòu)的阿喀琉斯之踵。結(jié)構(gòu)鋼材在攝氏600度左右時，強度已經(jīng)下降到50%左右，事實上的承載力可能已經(jīng)低于實際的負荷；溫度達到1200～1400度時，鋼材喪失全部的結(jié)構(gòu)強度。建筑物上部的重量壓下來，就像多米諾骨牌一樣，造成建筑結(jié)構(gòu)的整體逐層垮塌。雖然世貿(mào)雙塔采取了消防保護措施，但在這樣的災(zāi)難面前，實在是杯水車薪。

要使鋼結(jié)構(gòu)材料在實際應(yīng)用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是將鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提高到設(shè)計規(guī)范規(guī)定的極限范圍。防止鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中迅速升溫發(fā)生形變塌落，其措施是多種多樣的，關(guān)鍵是要根據(jù)不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結(jié)構(gòu)，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結(jié)構(gòu)溫升、強度變?nèi)醯臅r間等。但無論采取何種方法，其原理是一致的。下面介紹幾種不同鋼結(jié)構(gòu)的防火保護措施。

（1）外包層。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)澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網(wǎng)或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現(xiàn)場對鋼結(jié)構(gòu)表面涂抹砂泵以形成保護層，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。

（2）充水（水套），空心型鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)充水是抵御火災(zāi)最有效的防護措施，這種方法能使鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中保持較低的溫度、水在鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)循環(huán)、吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經(jīng)冷卻后可以進行再循環(huán)、或由管道引入涼水來取代受熱的水。

（3）屏蔽。鋼結(jié)構(gòu)設(shè)置在耐火材料組成的墻體或頂棚內(nèi)，或?qū)?gòu)件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。這是一種最為經(jīng)濟的防火方法。

（4）膨脹材料。采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料保護構(gòu)件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結(jié)構(gòu)幾何形體限制等優(yōu)點，一般不需要添加輔助設(shè)施，且涂層質(zhì)量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現(xiàn)代的先進防火技術(shù)措施。

（5）噴涂防火涂料。這是目前我國廣泛采用的鋼構(gòu)件防火措施，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料由于其防火隔熱性能好，施工不受結(jié)構(gòu)幾何形體限制、易于施工等優(yōu)點，得到了廣泛的應(yīng)用。

鋼結(jié)構(gòu)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，我國鋼結(jié)構(gòu)防火涂料主要分為薄涂型和厚涂型兩類，即薄型（B類，包括超薄型）和厚型（H類）。薄型涂層厚度在7mm以下，在火災(zāi)時能吸熱膨脹發(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，起到防火保護作用。其主要優(yōu)點是：涂層薄，對鋼結(jié)構(gòu)負荷輕，裝飾性較好，對小面積復(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)熱率來延緩鋼結(jié)構(gòu)溫升，起到防火保護作用。兩者具有不同的性能特點，分別適用于不同場合，但是，無論那種產(chǎn)品均應(yīng)通過國家檢測機構(gòu)檢測合格，方可選用。

必須指出的是，防火涂料只是半成品，必須得通過涂覆施工將涂料涂覆在被保護鋼結(jié)構(gòu)的表面，形成耐火隔熱保護層，才能實現(xiàn)防火涂料的功能。如果涂覆施工過程不能得到有效的控制，鋼結(jié)構(gòu)仍得不到合格的保護涂層。因此，要求鋼結(jié)構(gòu)防火保護工程的施工隊伍一定要經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)并具有較高的管理水平，才能得到高質(zhì)量的耐火隔熱保護涂層。

涂膜的質(zhì)量直接影響裝飾效果和使用價值，而涂膜的質(zhì)量又決定于涂料和施工的質(zhì)量。劣質(zhì)的防火涂料自然不能得到優(yōu)質(zhì)的涂膜，而優(yōu)質(zhì)的防火涂料如果施工不當也不能得到性能優(yōu)異的涂膜。因此要達到預(yù)期的裝飾和防火保護效果，必須采用正確的施工方法，并在實踐中改進和完善，形成規(guī)范并嚴格執(zhí)行。

施工工藝條件對涂料的綜合性能有著重要的影響。防火涂料的施工應(yīng)由經(jīng)過培訓(xùn)并取得資質(zhì)的專業(yè)施工隊進行。施工中的安全和勞動保護應(yīng)符合國家現(xiàn)行的有關(guān)規(guī)定。施工現(xiàn)場質(zhì)量管理應(yīng)有相應(yīng)的施工技術(shù)標準、質(zhì)量管理體系、質(zhì)量控制及檢驗制度、施工方案等文件予以支持。

鋼結(jié)構(gòu)在建筑上的應(yīng)用越來越廣泛，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)件的建筑物就會迅速坍塌下來，給人民生命財產(chǎn)將造成不可估量的損失。目前的鋼結(jié)構(gòu)防火處理方法基本能滿足規(guī)范規(guī)定耐火時限要求，但是新的防火方法還有待于研究。

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