浅谈钢结构防火设计

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1、浅谈钢结构防火设计【摘要】随着我国钢产量的增加，钢结构在建筑中的应用必然会越来越广泛，也必然会产生越来越深远的影响。钢结构防火设计也越来越受到人们的重视，本文从钢结构的防火理论出发，探讨了钢结构的防火措施。　　【关键词】钢结构防火设计；理论；措施　　　　1钢结构的防火理论　　1.1钢结构的物理性质　　钢材虽然属于非燃烧材料，但它的力学性能对温度变化很敏感。当温度升高时，钢材的屈服强度、抗拉强度和弹性模量的总趋势是降低的，但在200℃以下时变化不大。当温度在250℃左右时，钢材的抗拉强度反而有较大提高，而塑性和韧性下降。当温度超过300℃时，钢材的屈服强度、抗拉强度、弹性模量开始显

2、著下降，钢材产生徐变;当温度超过400℃时，强度和弹性模量都急剧降低;达到600℃时，屈服强度、抗拉强度和弹性模量均接近于零，其承载力几乎完全丧失。这就是所谓的钢材耐热不耐火。因此一旦发生火灾，钢结构很容易遭受破坏而倒塌。所以在建筑设计时，必须加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制定必要的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失。　　1.2钢结构的截面系数　　钢构件受火时，达到某一指定温度所需要的时间与构件截面形状有关。当构件直接受火表面面积越大，热量交换越多，所需时间越短，构件截面面积越大，达到指定温度吸收的热量越多，则所经历的时间越长。所以可以用构件的截面系数来

3、表示构件的吸热能力。截面系数越大，构件越不耐火。但即使同一构件，所用保护材料构造方式不同即有时采用周边包封，有时周边喷涂，有时构件三面受火(如梁、一边靠墙柱)或构件四面受火，其截面系数也是不同的。所以确定合适的截面系数是很重要的。CECS200∶2006建筑钢结构防火技术规范在附录中相应的规定。　　1.3耐火极限的要求　　所谓钢构件的耐火极限是钢构件受标准升温火灾条件下，失去稳定性、完整性或绝热性所用的时间，一般以小时(h)计。《建筑设计防火规范》规定民用建筑的耐火等级分为一、二、三、四级。除此规范另有规定者外，不同耐火等级建筑物相应构件的燃烧性能和耐火极限不应低于规范中的相关规

4、定。　　1.4防火保护措施的种类　　钢结构进行防火处理目的是将钢结构的耐火极限提高到规范规定的极限范围，防止钢结构在火灾中迅速升温发生结构失效。一般处理方法为采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度，推迟钢结构升温，强度变弱的时间等。目前，世界各国对钢结构采用多种方法进行保护。　　2钢结构的防火措施　　2.1截流法　　截流法是在构件表面设置一层保护材料，火灾产生的高温首先传给这些保护材料，再由保护材料传给构件。截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法。　　2.1.1喷涂法:采用喷涂钢结构防火涂料或喷射无机纤维保护构件。这种方法具有防火隔热性能好，施工不受钢

5、结构几何形体限制等特点。防火机理是:a．防火涂料本身具有难燃或不燃性，使被保护的钢材不直接与空气接触，从而延迟钢材着火燃烧。b．防火涂料遇火分解出不燃的惰性气体，冲淡被保护钢材受热分解的易燃气体和空气中的氧气，抑制燃烧。c．燃烧被认为是游离基引起的连锁反应，而含氯、磷的防火涂料受热分解出一些活性自由基因可与有机游离基化合，中断连锁反应，降低燃烧速度。d．膨胀型防火涂料遇火膨胀发泡，生成一层泡沫隔热层，封闭被保护的钢材，阻止钢材燃烧。防火涂料的选用原则:a．钢构件耐火极限设计要求不大于1．5h时，宜采用超薄型或薄型钢结构防火涂料。b．钢构件耐火极限设计要求为1．5h～2．5h时，宜

6、采用薄型钢结构防火涂料、厚型钢结构防火涂料。c．钢构件耐火极限设计要求为3．0h或3．0h以上时，宜采用厚型钢结构防火涂料。涂料厚度根据标准耐火试验数据选定相应的涂料厚度。　　2.1.2是用耐火材料把构件包裹起来。包封材料有防火板材、混凝土、钢丝X抹耐火砂浆等。当采用石膏板、蛭石板、硅酸钙板、珍珠岩板等硬质防火板材包封时，板材可用胶粘剂或钢件固定。当包封层数最少两层时，各层板应分别固定，板缝应相互错开，其距离不宜小于400mm。当用岩棉、矿棉等软质板材包封时，应用薄金属板或其他不燃性板材包裹。　　2.1.3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。

7、　　2.2疏导法　　疏导法是在空心封闭截面中(主要为柱)充满水，火灾时钢构件把从火场中吸收的热量传给水，依靠水的蒸发消耗热量或通过循环把热量导走，构件温度可维持在100℃左右。水冷却法既可单根柱自成系统，又可多根柱连通。前者仅依靠水的蒸发耗热;后者既能蒸发耗热，又能借水的温差形成循环，把热量导向非火灾区温度较低的柱。　　2.3包敷法　　包敷法是采用混凝土、砂浆、矿物纤维、轻质预制板等材料将钢结构包裹，从而形成保护层，提高构件的耐火极限。①用现浇混凝土作耐火保护层。所使用的材料有混