提高钢结构抗火性能的主要方法

Date: 2022-04-18     来源: 浩普建筑     Author: admin

一般不加保护的钢构件耐火极限仅为10～20分钟。为提高钢结构的抗火性能，多数情况下，须采取防火保护措施，使钢构件达到规定的耐火极限要求。提高钢结构抗火性能的主要方法有：
（1）  水冷却法。对空心钢柱，可在内部充满循环冷却水，火灾时传递给钢柱的热量被内部冷却水带走，使钢柱温度不会升得很高，匹兹堡美国钢铁公司办公大楼，楼高24米，16层，设置的冷水循环系统，**大静水压力为0.64Mpa。这种方法的**大缺点是设备费用高，须设置蓄水池、冷却系统，还需采取防锈、防水措施，因此实际应用受到限制。

（2）  包封法。包封法是将钢结构用防火隔热材料包封起来，使钢结构免受火灾的高温作用。常用的防火隔热材料有石膏、矿棉、岩棉、玻璃纤维、蛭石、珍珠岩、以及混凝土等。这些隔热防火材料有的能吸热、有的能释放结晶水、有的导热能力小、隔热作用强。方法主要有：
1.  使用围护材料，例如采用不燃吊顶或隔墙把钢结构保护起来，使钢结构不与火直接接触。
2.  在钢结构的外围浇筑混凝土保护层。混凝土内含有16% ～20% 的水份，水份蒸发吸收热量，混凝土的导热系数比较小，混凝土保护层能有效的提高钢结构的耐火极限。但混凝土的保护层自重大，施工复杂。
3.  用不燃材料包覆钢构件，如蛭石板、蛭石水泥板、石膏板、硅钙板粘贴或用铁钉固定在钢结构上。25mm后的蛭石板可使钢结构的耐火极限达90分钟。这种方法适用于结构体积大且形状简单的钢结构，对形状复杂的钢结构，施工包覆比较困难。
4.  喷涂无机防火隔热涂料，如矿棉纤维、玻璃纤维、珍珠岩粉料、蛭石粉料、石膏、水泥砂浆等。如在钢柱表面上用金属网抹50号砂浆保护，砂浆厚25mm，耐火极限可达0.8小时，50mm厚可达1.35小时。
（3）  涂覆钢结构防火涂料。将防火涂料涂覆于钢材表面，这种方法施工简单、重量轻、耐火时间长，而且不受钢结构几何形状的的制约，具有良好的经济性和实用性。防火涂料是一种功能性的涂料，除具有一般涂料的防护和装饰性功能以外，还具有防火的特殊功能。目前，防火涂料是钢结构防火保护中**常用和**简单的方法。中国建设标准化协会和**质量监督局分别于1990年和1994年颁布了《钢结构防火涂料应用技术规范》（CECS24:90）和 《钢结构防火涂料通用技术条件》（ GB14907-94）两本规范。自20世纪80年代后期，我国已先后开发研制出厚涂型（H类）和薄涂型(B类)两类钢结构防火涂料，并得到了广泛的应用。
防火涂料的阻燃机理如下：
1．  涂层对钢基材起屏蔽作用，使钢构件不至于直接暴露在火焰的高温中；
2．  涂层吸热后部分物质分解释放出水蒸气或其他不燃气体，起到消耗热量、降低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气的作用；
3．  涂层本身多孔轻质和受热后形成碳化泡沫层，阻止了热量迅速向钢基材的传递，推迟了钢基材强度的降低，从而提高了钢结构的耐火极限。
钢结构防火涂料的类型：
钢结构防火涂料的品种较多，通常根据其厚度可分为：厚涂型、薄涂型、超薄涂型防火涂料。
（1）  薄涂型防火涂料，其涂层厚度只有2～7mm，有一定的装饰效果，高温时涂层发泡膨胀，又称钢结构膨胀防火涂料。被涂敷过薄涂型防火涂料的钢结构，其耐火极限可达0.5～1.5h。薄涂型防火涂料适合于建筑物或构筑物竣工后仍然裸露的钢结构，如体育场馆、工业厂房等的钢结构。薄涂型防火涂料，涂层粘结力强，抗震抗弯性能好，可调配格各种颜色以满足不同的装饰要求。薄涂型防火涂料性能见表1。
（2）  厚涂型防火涂料。其厚度一般为8～50mm，成粒状面，密度较小，热导率低，耐火极限可达0.5～3.0小时，又称钢结构防火隔热涂料。厚涂型防火涂料适用于建筑物或构筑物竣工后，已经被维护、装饰材料遮蔽、隔离，防火保护层的要求不高，但其耐火极限往往要求在1.5小时以上，如商贸大厦等超高层全钢结构以及宾馆、医院、礼堂、展览馆等建筑物的钢结构，厚涂型防火涂料，因涂层厚，要求干密度小，不得过多增加建筑物的荷载，同时要求热导低，耐火隔热性好。钢结构钢防火涂层厚度可根据钢结构的耐火极限的要求选用。若待涂钢结构与标准试验钢结构尺寸差距较大时，可按下式计算涂层厚度：

式中：T1—待涂防火涂层厚度（mm）；
T2—标准试验时防火涂层厚度（mm）；
W1—待涂钢梁的重量（kg/m）；
W2—标准试验时钢梁的重量（kg/m）；
D1—待涂钢梁防火涂层接触面周长（mm）；
D2—标准试验时钢梁防火涂层接触面周长（mm）；
K—系数，钢梁，K=1；对相应的楼层钢柱的保护层厚度宜乘以系数K,K=1.25。