建筑钢结构耐火性能提升研究范文

本站小编为你精心准备了建筑钢结构耐火性能提升研究参考范文，愿这些范文能点燃您思维的火花，激发您的写作灵感。欢迎深入阅读并收藏。

摘要：

结合工作经验，分析了提升钢结构耐火性能的主要措施，介绍了钢结构防火涂料的类别与选用原则，并针对钢结构防火涂料在使用中存在的问题，提出了具体的解决策略，从而提高钢结构建筑的安全性。

关键词：

钢结构；耐火性能；防火涂料

0引言

钢结构主要由钢柱、钢梁等结构组成，通常采用的是焊缝、柳钢钉、螺栓等结构方式。房屋的骨架结构使用钢材作为建筑材料，其主要性能特点是耐磨耐久、重量比较轻、安全便捷和工期短等优势。自20世纪80年代以来，我国的钢结构技术不断进步，其应用范围也比较广泛，比如商务大厦、酒店、图书馆、工业建筑等多功能建筑物。超高层在建设过程中，采用钢结构是必然的，这主要是混凝土结构太重，会影响到建筑荷载;采用钢结构自身结构较轻，能够托起更多的承重量。

1钢结构建筑耐火性能的分析

钢结构虽然不具备燃烧性能，但是导热性能非常好，自然状态下导热率高达58．2W/(m•K)。如果钢结构遭遇火灾影响，钢构件温度超过200℃后强度开始减弱，温度达到350℃，500℃，600℃时，强度分别下降1/3，1/2和2/3，到500℃左右，其强度下降到40%～50%，当温度超过700℃时，构件强度要减少90%以上。通常情况下，火灾发生5min时间内，火场中的高温会上升到55℃。最典型的就是美国“9•11”事件，导致世贸大楼出现垮塌原因主要是受到高温烘烤而倒塌的。钢结构因为受热变形巨大，而自身重量却较重，就出现了垮塌现象。依据GB50016—2014建筑设计防火规范5．1．2条规定:针对耐火等级为二级的民用建筑，它们的柱梁以及模板和屋顶承重结构的耐火级别，不能小于2．50h，1．50h，1．00h。当前，我们新建的无论是民用还是工业建筑耐火等级均要求在二级以上。而试验表明:如果钢结构建设完成后，没有布置任何的防火设施，经过0．25h火烧后，就会出现大面积变形，因此，钢结构的防火性能研究，主要是对于其如何进行防火保护入手，其实际效果具有非常好的推广意义。

2提升钢结构耐火性能的主要措施

如果建筑物采用的钢结构作为主要支撑结构，则必须要进行必要的防火措施，以保证在高温下性能不被改变。根据国内外大量经验总结得出，主要有如下几种方法。

2．1钢结构外表面均匀涂抹混凝土或者耐火砖

钢梁、钢柱的主要防火措施是在其结构的外部缠绕一些钢丝后，再涂抹一层混凝土，钢结构外表面就用混凝土外墙或者使用耐火砖将钢构件完全封闭起来，以对钢结构进行保护。单由于保护层太厚，就会增加建筑的荷载力，因此，在当前的建设过程中，使用并不是非常广泛。

2．2使用防火板对钢结构进行“包装”

使用一些不燃材料进行包装，比如水泥板、石膏板以及硅酸钙板等。防火板直接置于火灾高温中。但是，在我国当前建筑过程中，防火板的应用处于启始阶段，在应用的过程中该类应用方式运用较少。

2．3水冷却法

水冷却法包含多个方面，其中以水喷淋和疏导两种方法应用最为广泛。水喷淋方法的主要内容是在钢结构顶部设置一些喷淋设施，与市政网络联系起来，一旦发生火情，自动或者手动喷洒水，在钢构件外侧形成一个完整的水膜，达到降温的效果。疏导方法指的是将传递到钢结构件上的温度通过一定的方法及时传导出去，保证钢结构件的温度不会达到其极限温度，进而保护其不备损坏。虽然水冷却法从技术上可行性较强，但是实际工作中使用的数量非常少。

2．4表面喷涂防火材料

在钢结构外表面涂上一层具有防火性能的材料，从而将钢结构件与外界火源隔离开，避免其受到外部热源的伤害，也就保证其不会出现大面积塌陷现象。上述四种方法比较得出，喷涂防火涂料的方法施工最简便，成本低廉，可以根据构件不同进行工作，使用范围比较广，工程效率也比较高。所以，本文将重点以喷涂防火涂料作为主要研究对象，总结出最佳的防火方案。

3钢结构防火涂料的运用

3．1防火涂料的类别钢结构

防火涂料的种类非常多，但是可以大致概括为:以无机材料为主的厚型非膨胀涂料、有机材料为主要组成的薄型涂料以及超薄型膨胀涂料等三种。厚型非膨胀涂料的喷涂厚度一般在10mm～40mm，耐火极限可达0．5h，甚至需要更长时间。厚型防火涂料的主要成分一般是无机材料，由于其防火性能极佳，且经过大量实践经验总结出，其可靠性较强，但是整体质量较高，涂料的颗粒也比较大，外表面不美观，造成整体建筑物外形不能达到工程要求，所以此种方法通常使用在不暴露在外的表面上。薄型膨胀涂料，其通常情况下的厚度在3mm～10mm之间，该种材料受热后会膨胀，进行在其表面形成一个耐火层，防止钢结构表面温度过高，保护其不被损坏。这种涂料一般使用的是乳胶聚合物再加之阻燃剂和添加剂而成。超薄型涂料主要是指厚度在3mm的涂料，其在受外界热量影响时，会形成一个外表隔热层，是近年来才发明的新技术。其可以选择喷涂、刷涂或者滚涂的施工方式，多用在耐火不超过2h的钢结构上。与其他两种材料相比较来说，其更具有粘度细、使用便捷以及外观非常美观等优点。

3．2钢结构防火涂料的品种选用

CECS200∶2006建筑钢结构防火技术规范第9．1．3条规定，钢结构应如何选择防火涂料，遵循以下几个条件:

1)高层建筑或者其他隐藏的位置，必须保证耐火极限在1．5h以上，一般使用非膨胀型防火涂料。

2)室内或者其他需要装修的部分，可以选择耐火极限在1．5h以内的，多选择膨胀型涂料。

3)如果要求耐火极限必须在1．5h以上时，或者室内的建筑结构，此时不应选择膨胀型防火涂料。

4)露天建筑应根据环境选择防火涂料，并且在施工完成后的一年内，涂料性能不会因为环境的侵蚀受到限制。

5)复层涂料混合使用，底层必须能够与防锈漆搭配使用，增强钢结构的防锈功能。

6)膨胀型防火涂料在开始使用前，必须经过严格的耐火试验，确定合格后方能进行使用。CECS24∶90钢结构防火涂料应用技术规范规定，应用钢结构和防火涂料时，应遵循以下几个方面:

1)室内外露结构或者有装饰性要求的结构部分，要选在耐火性能在1．5h或者以下的，通常使用的是薄型防火涂料。

2)室内隐蔽结构、高层建筑或者工业厂房，一般选择耐火极限超过1．5h的防火涂料，一般是厚型涂料。

3)露天结构要选择能够在外部使用的涂料。不管依据什么原则选择防火涂料，都应该遵循以下原则:

1)使用安全，无毒无害;

2)与钢结构部分融合在一起;

3)选择能够达到结构预定的耐火极限;

4)钢结构构件遇火发生变形后，防火涂料还应该保持原有形态，性能不会发生变化;

5)有效降低工程成本。

4钢结构防火涂料使用问题

4．1市场乱象多，不合格产品猖獗

就目前来说，钢结构防火涂料市场非常混乱，存在大量的不合格产品，当这些产品流入到建筑工程中时，必然会造成非常严重的后果。因为钢结构涂料的验证时间非常长，投入资金比较多，风险也比较大，所以在工程验收时，通常是进行涂料的厚度检测。因此，当生产、销售企业将样品送到国家防火检测中心检测时，往往与其销售的产品完全不同。市场管理机制也存在很大的缺陷，对于那些生产、销售不合格产品的企业惩罚力度不够，违法成本低。目前很多地方在工程验收时，都要求其提供具有国家检测资质的防火涂料检测报告，但是因为检测部门利益关系，并没有根据国家规定进行检测，无论是检测样品、数量还是种类，都存在较大偏差，有的检测机构还会提供一些虚假报告。

4．2偷工减料，给工程带来安全隐患

钢结构防火涂料的耐火性能与其喷涂厚度有着很大关系，在进行施工时，必须严格按照标准喷涂，保证其能够达到国家规定的防火标准。如果在进行建筑物装修时破坏了防火涂料，必须要进行补救措施，保证其达到预定效果。目前市场上包工包料的涂料价格在20元/m2～60元/m2都有，价格低廉的部分必然存在偷工减料、以次充好的现象。

5钢结构防火涂料的现场验收

在实践过程中，为了能够保证钢结构防火涂料使用要求，能够满足《建筑设计防火规范》的相应规定，在实践过程中，除抓好防火涂料的生产，销售源头管控以外，做好施工现场的监督验收也非常重要，相关单位和部门应严格按照标准进行验收，保证质量达标。对工程验收时，应遵循以下几个方面。

5．1薄型防火涂料的具体要求

1)厚度达到设计要求。

2)无漏涂、裂缝等现象，如果出现裂缝，宽度必须保证在0．5mm以内。3)涂层应牢固附着在钢结构表面，无鼓包、脱层现象。

4)涂层外观符合要求，表面平整度较高。

5．2厚涂层涂料必须遵循的要求

1)涂层厚度符合国家标准。如果厚度不达标，必须保证达到在规定范围的85%，同时长度范围不能超过1m，间隔5m范围内不能出现相同的地区。

2)涂层接缝部门严密，钢结构部分无裸露。

3)涂层施工完毕后不能有裂缝，如果存在，其宽度应控制在1mm范围内。

4)涂层与内部钢结构结合牢固，无鼓包和松散现象。

5)涂层表面无乳突。有具体外观要求时，应保证外观美观，母线不直度和失圆度必须控制在8mm以内。

6结语

当前，在建筑领域中，钢结构已成为建设的重要组成内容，并且随着建筑高度的不断升高，钢结构的应用越来越广泛，而为了能够提升公共安全性能，对钢结构的防火性能进行研究，已然成为当前建筑工程师需要解决的问题。在实践过程中，不管我们是钢结构防火涂料的生产者、销售者，还是使用方、施工方，尤其是监管和验收部门，在工作的过程中，需要本着对人民群众生命和财产高度安全的态度严格把关，确保施工质量。

参考文献:

［1］GB50016—2014，建筑设计防火规范［S］．

［2］CECS200∶2006，建筑钢结构防火技术规范［S］．

［3］CECS24∶90，钢结构防火涂料应用技术规范［S］．

［4］黄滢，万琳．钢结构防火问题探析［J］．江西科技师范大学学报，2003(5):15-18．

作者:赵培仁 单位:山西省公安消防总队培训基地