鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、強(qiáng)度高、抗震性能好，施工時(shí)間短、材料可回收再生等諸多優(yōu)點(diǎn)，但由于鋼材本身不能耐高溫的特點(diǎn)，影響了鋼結(jié)構(gòu)建筑的安全性，阻礙了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。本文對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能做了簡(jiǎn)單介紹，并在設(shè)計(jì)以及施工方面提出了提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的相關(guān)措施。
建筑鋼結(jié)構(gòu)工程 的優(yōu)點(diǎn)多多，相比較傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)和砌體結(jié)構(gòu)等，它性能穩(wěn)定，質(zhì)量輕強(qiáng)度高，抗震性能好，施工時(shí)可以在廠房進(jìn)行加工再到現(xiàn)場(chǎng)裝配，不僅裝配的完整度好精密度高，而且能夠大大的加快施工進(jìn)度縮短工期。同時(shí)它還被稱為"綠色建筑"，基礎(chǔ)造價(jià)低，材料可回收和再生，節(jié)能、省地、節(jié)水。作為一種綠色環(huán)保建筑，近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)住宅已被建設(shè)部列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。然而，這么好的建筑結(jié)構(gòu)形式卻有一處致命傷，那就是耐火性能差。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑本身具有一定的可燃物，而鋼結(jié)構(gòu)本身又有受熱強(qiáng)度降低極易造成建筑物倒塌等特性，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦發(fā)生火災(zāi)往往造成群死群傷等惡性火災(zāi)事故的發(fā)生。最典型的例子就是美國(guó)的"911"事件，事件的主角是美國(guó)世貿(mào)中心大樓，是典型的鋼結(jié)構(gòu)工程高層建筑，坐落于美國(guó)紐約市曼哈頓鬧市區(qū)南部、紐約海港旁，由5幢建筑物組成，其主樓呈雙塔形，使用鋼材7.8萬(wàn)噸，樓的外圍有密置的鋼柱，墻面由鋁板和玻璃窗組成，素有"世界之窗"之稱。"9.11"恐怖襲擊中，在大火的作用下主樓僅僅經(jīng)過(guò)30分鐘便轟然倒塌，造成了死亡2797人、損失360億美元的舉世震驚慘案。因此，要想大力推廣鋼結(jié)構(gòu)，首先必須提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性，只有這樣，才能使這種節(jié)能環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)得到普及并真正發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。
一、鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能
鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能取決于鋼材，鋼材本身不燃燒，也具有較好的耐熱性，但是鋼材不耐高溫，隨著溫度的升高，鋼材的強(qiáng)度是呈下降趨勢(shì)的，同時(shí)變形增大。在200℃以內(nèi)，鋼材性能沒(méi)有很大變化：430℃～540℃之間強(qiáng)度急劇下降；600℃時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。
基于鋼材的這種物理性能，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到450℃～650℃時(shí)鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因變形過(guò)大而不能繼續(xù)工作，甚至垮塌。
一旦遇到高溫，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形甚至失效是無(wú)法避免的，我們只能盡可能的提高它的耐火極限，使鋼結(jié)構(gòu)不至于在發(fā)生火災(zāi)后立即失效倒塌。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的數(shù)據(jù)，常用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限只有15～30min。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GBJ16-87）、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50045-95）中規(guī)定一級(jí)耐火等級(jí)建筑的防火墻、柱和承重墻、樓梯間墻及梁的耐火極限為3小時(shí)和2小時(shí)。對(duì)比可見(jiàn)未覆蓋耐火保護(hù)層的鋼構(gòu)件的耐火極限距離防火規(guī)范的要求相差很大，根本不能滿足火災(zāi)情況下對(duì)建筑防火的要求。要克服鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中防火性能方面的不足，必須從多方面入手提高其耐火性能，以達(dá)到規(guī)范所規(guī)定的耐火等級(jí)要求。
二、提高鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的措施
2.1應(yīng)用建筑耐火、耐候鋼一般的鋼材耐火性差，但是可以通過(guò)相關(guān)技術(shù)手段，改變鋼材的材料組份，加入特定的成分，改變鋼材的結(jié)構(gòu)及金相組織，提高鋼材本身的耐火性和耐候性。這就是耐火、耐候鋼。這種鋼材在溫度達(dá)600℃時(shí)，強(qiáng)度下降不到30%，此外由于它的耐火性表較好，可以在施工時(shí)適當(dāng)減小保護(hù)層的厚度，甚至可以不涂防銹漆，這樣可以節(jié)省一定成本。應(yīng)用耐火、耐候鋼是治本良方，應(yīng)該大力推廣，目前，我國(guó)已有多家企業(yè)可以生產(chǎn)建筑用耐火、耐候鋼，這為鋼結(jié)構(gòu)建筑提供了良好的用材來(lái)源。
2.2采用抗火能力強(qiáng)的結(jié)構(gòu)形式和構(gòu)件純鋼結(jié)構(gòu)的耐火性比較差，但是可以適當(dāng)結(jié)合混凝土組成混合構(gòu)件，或在一些關(guān)鍵部位直接采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。例如柱子可以采用鋼管混凝土柱，這樣可以很有效提高耐火極限，而且鋼管直徑（或邊長(zhǎng)）越大，耐火時(shí)間越長(zhǎng)，直徑500mm的圓鋼管混凝土柱，當(dāng)涂敷厚15mm的隔熱型防火涂料時(shí)即可滿足3h的耐火時(shí)間。而像樓板和樓梯這樣對(duì)防火要求較高的構(gòu)件還是應(yīng)該盡可能采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
2.3采取合理的鋼構(gòu)件防火構(gòu)造處理方案鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)構(gòu)造作法應(yīng)合理、堅(jiān)固、經(jīng)濟(jì)、易于施工，并利于裝修。當(dāng)有非燃燒體的圍護(hù)或分隔構(gòu)件與鋼構(gòu)件處于同一軸線時(shí)，可利用非燃?jí)w本身為鋼構(gòu)件提供防火保護(hù)，而不需另做防火保護(hù)層。而對(duì)那些裸露在外的鋼構(gòu)件，則應(yīng)采用合理的防火保護(hù)構(gòu)造作法。
2.4實(shí)施有效的的防火保護(hù)方法常用的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法有外包混凝土保護(hù)、外包鋼絲網(wǎng)水泥砂漿、外包防火板材和噴涂防火涂料等。外包混凝土保護(hù)就是用混凝土將鋼構(gòu)件完全包裹起來(lái)，在混凝土中還應(yīng)配置構(gòu)造鋼筋防止混凝土脫落。鋼絲網(wǎng)水泥砂漿防火保護(hù)是用金屬網(wǎng)抹50#砂漿做保護(hù)層，也是一種傳統(tǒng)的施工方法。外包防火板材可以選用纖維增強(qiáng)水泥板（如TK板、FC板）、石膏板、硅酸鈣板、蛭石板等非燃材料的防火板將鋼構(gòu)件包裹起來(lái)。公務(wù)員之家：
噴涂防火涂料于鋼結(jié)構(gòu)表面可以形成耐火隔熱保護(hù)層，提高鋼構(gòu)件的耐火極限。對(duì)于規(guī)范規(guī)定耐火極限小于1.5小時(shí)的鋼構(gòu)件可噴涂薄型防火涂料，厚度一般為1mm～3mm，這種防火涂料遇火會(huì)膨脹，形成比原涂層厚度大十幾倍到數(shù)十倍的多孔碳質(zhì)層。而對(duì)于規(guī)范規(guī)定耐火極限大于1.5小時(shí)的鋼構(gòu)件，應(yīng)選用厚涂型防火涂料，厚度一般在7mm～50mm，遇火不膨脹，自身具有良好的隔熱性。對(duì)于耐火極限要求比較高的高層鋼結(jié)構(gòu)可以噴射無(wú)機(jī)纖維防火護(hù)層材料，無(wú)機(jī)纖維材料具有低密度、高熱容、低導(dǎo)熱的突出特點(diǎn)，并有很好的附著力，在高溫火場(chǎng)中，厚度沒(méi)有明顯的變化，護(hù)層不熔化、不脫落，能夠使被保護(hù)構(gòu)件達(dá)到5小時(shí)以上的耐火極限。我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)建筑絕大多數(shù)都是采用噴涂防火涂料來(lái)做防火保護(hù)的。
現(xiàn)在全世界都在呼吁節(jié)能減排，鋼結(jié)構(gòu)這種綠色環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)形式在發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相當(dāng)普及，在我國(guó)更有廣大的發(fā)展空間，尤其是在住宅建筑方面更應(yīng)該得到大力普及，目前，我國(guó)的鋼產(chǎn)量已居全世界第一，為鋼結(jié)構(gòu)的推廣吹來(lái)了東風(fēng)，不要讓耐火性阻礙了鋼結(jié)構(gòu)的腳步，我們應(yīng)積極采取各種有效措施，提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性，加快鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。
