建筑钢材的防火

7．6．1 钢材的耐高温性能

钢是不燃性材料，但是耐火试验与大量的火灾案例表明，以失去承载能力为标准，没有保护层的钢柱和钢屋架的耐火极限只有0．25h，裸露钢梁的耐火极限为0．15h。耐火极限是指在标准耐火试验条件下，建筑构配件或结构从受火作用起，至失去承载力、完整性或隔热性时为止所用时间，用h表示。

200℃以内，钢材性能没有很大变化；超过250℃后随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。在高温下强度降低很快，400～500℃钢材强度急剧下降，600℃左右约15min强度降低50％。未经防火处理或保护的钢结构耐火极限仅为15min。因此，与混凝土结构等建筑结构相比，钢结构的防火问题更加突出。

7．6．2 钢结构的防火措施

钢结构防火保护的基本原理是采用绝热或吸热材料，阻隔火焰和热量，降低钢结构的升温速率。钢结构的防火措施有充水冷却保护、屏蔽法、包封法（用混凝土保护，如组合结构）、水喷淋法和喷涂法。其中最常用的防火方法以包覆法为主，即以防火涂料、不燃性板材或混凝土和砂浆等将钢构件包裹起来。喷涂法是用喷涂机具将防火涂料直接喷涂在构件表面形成保护层，喷涂防火涂料的方法有喷涂、抹涂、辊涂、刮涂或刷涂。此外，也可以采用钢结构-混凝土组合结构，利用混凝土包覆钢结构构件，提高钢结构的耐火极限。

1）防火涂料

防火涂料属特种涂料，当用于不燃烧体时，可降低基材温度上升速度，推迟结构失稳；用于可燃基材时，能推迟或消除其引燃过程。防火涂料按使用对象分为饰面型防火涂料、钢结构防火涂料和混凝土结构防火涂料。

钢结构防火涂料按胶粘剂类型分为有机防火涂料和无机防火涂料两类；按使用场所有室内和室外防火涂料；按溶剂介质分为水性和有机溶剂型两类；按防火原理分膨胀型和非膨胀型，其中膨胀型防火涂料受火焰高温作用迅速膨胀发泡，形成海绵状隔热泡沫层，从而隔绝热量传递。

钢结构防火涂层按涂层厚度分为超薄型（涂层厚度不大于3mm）、薄型（涂层厚度3～7mm）、厚型（涂层厚度7～45mm）。根据《钢结构防火涂料》（GB14907—2002），3mm涂层可以使钢结构耐火极限从15min提高到1．5h；7～45mm涂层可使钢结构耐火极限从15min提高到1．5～4h。

永久性防火保护的高层及多层钢结构建筑，耐火极限1．5h以上时，可选用非膨胀型防火涂料；室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的，耐火极限1．5h以下时，可选用超薄型、薄涂型；露天钢结构，应选用室外防火涂料，选用的防火涂料至少要经过1年以上室外试点工程的考验，涂层性能无明显变化；耐火极限要求1．5h以上及室外钢结构工程不宜使用薄涂型防火涂料。

2）不燃性板材

常用的不燃性板材有石膏板、硅酸钙板、蛙石板、珍珠岩板、矿棉板和岩棉板等，可通过黏结剂或钢钉、钢箍等固定在钢构件上。许多钢结构建筑已经考虑到防火问题，在钢材表面涂防火涂料层，但已涂覆防火涂料的美国世贸大厦遇袭后短时间内即坍塌。因此，解决钢结构的防火问题不应仅仅着眼于防火涂料的改进，还可考虑钢材本身的性能改进，或者通过与无机非金属材料复合，以及提高钢结构建筑本身的防火能力等方面综合考虑。