浅谈钢结构的防火保护
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摘要：钢材作为一种较为常用的建筑材料，具有质量轻、强度高、抗拉抗剪能力强的优点，这也使钢结构成为世界上较为广泛使用的建筑材料，是建筑结构的一种重要形式。本文在分析了钢结构的建筑特点的基础上，分析了钢结构的防火保护要求，并在最后对钢结构的防火保护提出了一些建议。
关键词：钢结构；防火保护；建议
随着我国建筑业的发展，钢结构在建筑结构中的发展越来越广泛，其受负荷能力强、强度高、抗震性强的特点，让其在超高层及大跨度的建筑中受到推崇。据统计，在我国近年来高层建筑的兴建热潮中，有38%的高层建筑使用了钢结构，但由于钢结构本身不燃，使得人们对于钢结构的防火保护问题一直未给予重视。而实际上，钢材虽然是不燃材料，但一旦钢梁的自身温度达540℃，承载力和屈服应力就会下降，钢结构也会发生变形，严重的话会造成建筑物的变形倒塌。因此，针对钢结构的缺点，如何更好地采取办法来对进行防火保护是钢结构在建筑中广泛应用时需重点解决的问题。
一、钢结构建筑特点
钢材作为不燃的建筑材料，由于其抗震、抗弯的优点，在一些单层、多层、摩天大楼、库房、厂房、候车室以及候机厅等建筑领域中得到广泛的应用。采用钢材构建的现代建筑物呈现出美观、轻盈、宽阔的风格特点，同时也相对地增加了建筑物的载负能力，有效补充了混凝土等建筑材料不能拉伸与弯曲的缺点。总的来说，使用钢材的建筑物由于钢结构强度大，承载能力强，对于高层建筑和大跨度建筑在强度和承载能力上的要求给予了极大的满足。根据钢材的机械强度是温度的函数原理，随着钢材温度的升高，钢材的力学性能会随之下降，如抗压强度、屈服点、弹性模量以及荷载能力等都会产生变化，一旦钢材强度产生变化，就会影响钢材的支撑能力。而一般钢结构在环境的温度达到450～650℃时就会丧失承载能力，致使钢梁钢柱弯曲，最终会引起建筑物的形变与倒塌。如果发生火灾，钢材在高温的情况下，其的耐火时间一般是十五分钟，这使得其在短时间之内就会失去承载能力。因此，在建筑设计这一环节，要实行对钢梁的有效保护，就要防止钢材受高温火焰的灼烧影响，提高研发技术，最大限度地增强钢材的耐火极限，以满足钢结构在建筑业的应用发展需求。
二、钢结构的防火保护要求
我国目前的建设和企业等消防设计中规定，为保护人身和财产安全，落实“以预防为主，防消结合的”消防保护原则，以预防和减少火灾隐患，需要采取有效和先进的防火技术，以促进企业的正常生产，方便使用，并达到经济合理的目的。
《钢结构设计规范》中对于钢结构的防火保护要求就给予了规定，如果钢的结构表面长期在高温中受到150摄氏度的辐射，就应采取相应的防护措施来确保钢结构在使用时的安全可靠，也提高钢材料的使用寿命。根据《高层民用建筑设计防火规范》与《建筑设计防火规范》的规定，如果建筑物的耐火等级为一、二级，那么建筑物的柱、梁、楼板和屋顶承重的构件就应采用非燃烧体。而钢结构虽是非燃烧体，但其的钢柱、钢梁、楼板和屋顶承重构件的耐火极限却仅仅为0.25小时，这就需要采用防火保护措施与方法来满足规范规定的耐火极限要求。
三、钢结构防护方法
近些年，钢结构的防火保护技术有了长足的进步与发展。现阶段，用来进行钢结构防火保护的方法与措施也越来越多，主要有钢结构防火涂料法、浇筑混凝土砌筑砖块法、轻质防火厚板包覆法、充水法、使用防火板材、喷涂防火涂料等等方法与手段。
1、钢结构防火涂料法
钢结构的防火涂料法主要是将防火涂料施涂在建筑物和构筑物的钢结构表面，这样可以形成耐火隔热的保护层，从而达到防火的效果。防火的涂料主要包括薄型、超薄型和厚型等3种。由于薄型和超薄型的涂料涂层较为单薄，因此在施工时，可以采用喷或者刷的方法进行，如果达到高温，涂层会自动膨胀增厚达到保护钢构件的效果。总的来说，薄型或者超薄型的涂料涂层其重量轻、施工便易的特点，在隐蔽结构和裸露的钢梁及斜撑等钢构件中可以使用。而厚型涂料其颗粒状的特点，通常其的涂层厚度都会超过8毫米，采用喷涂的施工方法，一旦环境的温度到达高温，就可以依靠涂料本身的厚度以及较低的导热率来进行防火保护。
2、混凝土浇筑块法
如果建筑物是现浇的混凝土外包成型，为有效对钢结构实施防火保护，可以采用喷涂法在钢结构进行防护。对于现浇的实体混凝土外包层，一般可以用钢筋或者钢丝网来加固，这样可以限制收缩裂缝且确保外壳的强度。或者将钢结构表面涂上砂浆，这样可以形成一层厚厚的保护层。而砂浆可以由水泥、石灰、石膏砂浆组成，或者在这些之中掺入石棉或者珍珠岩。或者用石棉、珍珠岩、石膏或石棉水泥和轻混凝土做成预制板来作为外包层，用钉子或螺栓以及胶粘剂将其固定在钢结构上，这样形成的保护层不仅耐冲击、强度高，且占用空间大，可以在一些容易发生碰撞，钢柱面板缺乏保护的钢结构中使用。
3、充水法
在空心钢构件中充水是一种最有效的火灾防御方式，这样可以使火灾中的钢结构保持在较低的温度。水在钢结构中循环，加热的水可以通过冷却再循环使用，或由冷水管道，以取代被加热的水。这种方法在国外的钢结构防火保护中被广泛使用。这种方法成本低，可以防渗漏，抗腐蚀强，但大都是在空心钢构件中使用。
4、使用防火板材
使用防火板材可以将钢结构包裹起来，形成防火隔热外包层，这些防火板材主要是纤维增强水泥板、石膏板、硅酸钙板等一些非可燃材料，这种防火保护方法形成的外包绝缘层是一种较为广泛的方。其最大的优点是便于施工，具有好的装饰效果，成本低，且无环境污染。在防火板材的钢结构保护法在德国、日本、英国等一些发达国家得到推崇和广泛的应用。但现阶段，我国的防火板材使用还处于起步阶段，一些新型的技术含量高的防火板材料还需进一步研发。
5、喷涂防火涂料
喷涂防火材料也是一种较好的钢结构防火手段。这种做法主要是在钢结构的表层喷涂防火材料，这样可以在钢结构的表层形成一层防火隔热的保护层，一旦火灾发生，可以防止火焰的扩散和蔓延，也能防止钢材在火灾发生时，受到高温的影响强度受到变化，防止钢结构建筑在高温时失去支撑能力而面临变形或者倒塌的危险。
总的来说，随着钢结构技术与工艺的发展，钢结构其具有质量轻、强度高，抗拉、抗剪能力强的优势使其在建筑物中的使用越来越广泛。随着钢结构建筑的不断发展，这也使得原本被人们忽视的钢结构防火保护问题受到前所未有的关注。总的来说，钢结构的防火保护手段包括钢结构防火涂料法、混凝土浇筑块法充水法、使用防火板材、喷涂防火涂料等手段与方法，尤其是钢结构防火涂料防火保护技术对钢结构的防火保护具有较好的作用。
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