马驰
沈阳市消防救援支队
摘要：随着防火材料的不断发展，许多建筑工程开始大量采用钢制材料来提高建筑整体的通透性、延展性和大空间区域的建造，同时也展现了建筑整体造型的美观和时尚。钢结构具有强度高、结构尺寸小、自重轻、施工速度快、抗震性能好及工业化程度高等特点，但钢结构本身也存在致命缺点就是：耐火性能差。本文从钢结构在火灾条件下的破坏机理和钢结构防火原理的介绍、钢结构防火构造措施、钢结构防火材料的应用技术等方面进行了探讨。
关键词：钢结构;防火涂料;防火机理
1、钢结构的优缺点
在建筑工程中钢结构具有重量轻、材质均匀、制造安装机械化性能高、安装施工简便、平面布局灵活等优点，并且能够较好地满足建筑结构在空间布局上的要求，能够在商业综合体公共建筑、仓储、物流、机场、体育馆、展览馆等一些对空间或跨度要求较高的场所进行设计和实际应用，但同时由于钢结构本身的材质特性也存在耐火性能差的致命缺陷，在火灾高温作用下，其力学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低，在550摄氏度左右时，降低幅度更为明显，一般在15min左右就会丧失承重能力而垮塌，国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明发生火灾后20min内就可以把建构筑物烧夸。要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足，必须进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限至少提高到设计规范规定的极限范围。
2、钢结构火灾隐患的存在的主要问题
2.1建筑项目施工验收等环节未经过消防部门审核验收或审核验收不合格.
一些项目在设计时不能全面考虑防火性能设计的规范要求,施工过程中未按图进行施工或擅自降低施工标准,项目竣工后又未能取得验收意见,程序的漏洞，步骤的缺失都对建筑整个防火性能产生很大的影响.建筑投入使用后很难再进行相应的防火性能化有效的施工处理.
2.2施工单位擅自改变钢结构建筑的使用功能,违规增加施工项目、施工内容,隐形的增加了钢结构建筑的火灾荷载，大大增加了建筑结构的火灾危险性.
2.3设计单位出于责任和经济利益的双重考虑,设计未经论证、未经实地勘验,仅在图纸设计或设计说明中加注一些名词解释或材料名称的简单删减处理来规避和推卸设计责任。
2..4钢结构防火涂料产品质量差别较大
钢结构防火涂料的生产企业资质、能力均有所不同,因而生产涂料的产品质量差别较大，钢结构防火涂料的有效期基本在3至10年,钢结构建筑一般考虑成本问题,因此不愿在防火涂料失效后进行再次涂装,从而导致防火性能大大减弱。
3、钢结构在火灾条件下破坏的原因
火灾发生时产生的热量是以热辐射和热对流的形式传递给钢结构构件的，及时构件是不然的，由于温度上升也会引起膨胀和强度的降低，热膨胀引起构件伸长，或两侧受热不均时引起构件弯曲，产生位移或约束力。在钢性框架结构中，由于横梁伸长而产生的约束增大，可能把柱子从其承载处推开，使结构受到破坏，引起垮塌。
4、钢结构的防火构造措施
钢结构的受力性能好，但其耐火性能差，一般情况下裸露钢结构的耐火极限仅为15min，所以钢结构的防火措施是十分必要的。
4.1加强保护受力状态不好的部位，如静定结构耐火性不如超静定结构，不偏心受压柱不如小偏心受压柱，小偏心受压柱不如轴心受压柱。
4.2钢材种类：不同钢材在温度作用下强度降低系数不同，普通低合金钢优于普通碳素钢，普通碳素钢优于冷加工钢，而高强钢丝最差。所以配置16Mn钢的构件稳定性最好，而预应力钢筋最差。
4.3截面形态与尺寸，当截面周长与截面面积之比较大者，截面接受热量多，耐火性差，受火时最热的部位时凸角部位，温度更容易损坏细长型的构件。
4.4在钢结构表面做耐火保护层。
4.5在钢构件表面涂覆防火涂料，这是应用前景相对广阔的方法之一。
5、钢结构防火材料的应用技术
钢结构构件的防火方法主要有涂料保护、防火板保护、混凝土保护、柔性卷材保护、无机纤维保护、结构内通水冷却保护等。防火涂料是一种近年来广泛应用的防火技术措施，由于钢结构防火涂料为水性，不含石棉等有害物质，使用过程中均无刺激气味，并且钢结构防火涂料的成本较低，造价也很便宜，所以近年来广为应用。防火涂料是涂刷于钢构件表面，遇火时涂层膨胀发泡形成炭化耐火隔热保护层，隔绝氧气，延滞钢结构受热的速度，避免钢构件快速升温，从而提高钢结构的耐火时限，降低热量传递的速度，推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。
钢结构防火涂料的类型可根据不同的方法来定义：从所用溶剂来分，可分为溶剂型和水基型钢结构防火涂料；从使用范围分，可分为室内和室外钢结构防火涂料；根据防火机理分，可分为非膨胀型和膨胀型钢结构防火涂料；根据涂层厚度来分，可分为厚型、薄型、超薄型钢结构防火涂料。?
根据GB50017-2020《钢结构设计要求规范》规范中的规定，防火涂料的防火机理主要体现在：
5.1涂层对钢结构起屏蔽作用，使钢结构不至于直接暴露在火焰的高温中，延迟着火和减小燃烧速度。??
5.2防火涂料本身除了具有难燃性和不燃性外，它还具有较低的导热系数，可以延迟火焰温度向被保护钢结构基体的传递。?
5.3涂层吸热后部分物质分解出的水蒸气或其他不燃气体起到消耗热量、降低温度和燃烧速度、稀释氧气的作用。?
5.4防火涂料受热分解出不燃惰性气体,冲淡被保护物体受热分解出的可燃性气体,使之不易燃烧或燃烧速度减慢。?
5.5含氮的防火涂料受热分解出NO,NH3等基团,与有机游离基化合,中断连锁反应,降低温度。?
5.6膨胀型防火涂料受热膨胀发泡,形成碳质泡沫隔热层封闭被保护的物体,延迟热量与基材的传递,阻止物体着火燃烧或因温度升高而造成的强度下降。
6、结语
钢结构因其自身独特的优势将逐步在社会上得到广泛应用，但因钢材本身不耐火和极易导热的性质，对钢结构的防火保护迫在眉睫，希望在不久的将来，随着新科技的不断发展，钢结构的防火保护措施能够更加的多样化，研制出更加廉价、耐火性能更可靠的保护层，应用于钢结构建筑中。
??
参考文献
1、贾文清. 水性超薄膨胀型钢结构防火涂料的研究及应用. 新型建筑材料,2019, 7.16
2、何江红. 水性钢结构防火涂料的制备. 西南科技大学，2012.6.6
3、范晓勇. 钢结构超薄型防火防腐蚀涂料的研制.西北大学，2019.7.11
4、马燚. 火灾后钢结构的检测与鉴定研究. 沈阳建筑大学，2014.6.10
5、邹铭. 超薄膨胀型钢结构防火防腐涂料的制备与性能研究.北京化工大学，2016.6.12