鋼(gang)(gang)材具有(you)的強度高(gao)、延性(xing)好(hao)(hao)優(you)點決定了鋼(gang)(gang)結構(gou)則具備自重輕、抗(kang)震性(xing)能(neng)好(hao)(hao)、承載能(neng)力大的特(te)性(xing)，同時(shi)鋼(gang)(gang)結構(gou)可場內加工，施工周期(qi)短，同時(shi)材料(liao)又是可回收利(li)用。因此，不管在國內還是國外鋼(gang)(gang)結構(gou)建(jian)筑都得到了廣泛的運用。 

但(dan)鋼結(jie)構有(you)一個致命弱點：抗火(huo)性能差。為了使鋼結(jie)構在火(huo)災(zai)中較常時(shi)間地(di)保(bao)持強度和剛度，保(bao)障人們的生(sheng)命和財產安全(quan)，在實(shi)際工程中采用了多(duo)種防(fang)火(huo)保(bao)護措(cuo)施(shi)(shi)(shi)。根據(ju)防(fang)火(huo)原理(li)不同，防(fang)火(huo)措(cuo)施(shi)(shi)(shi)分(fen)阻(zu)熱法(fa)和水(shui)冷卻法(fa)。阻(zu)熱法(fa)又可分(fen)為噴涂法(fa)和包封(feng)(feng)法(fa)（空心包封(feng)(feng)法(fa)和實(shi)心包封(feng)(feng)法(fa)）。水(shui)冷卻法(fa)有(you)水(shui)淋(lin)冷卻法(fa)和沖(chong)水(shui)冷卻法(fa)。本文將具體(ti)介(jie)紹各(ge)種防(fang)火(huo)措(cuo)施(shi)(shi)(shi)，并(bing)比較其(qi)優(you)缺點。

1、鋼結構的耐火極限與耐火性能

鋼結構(gou)的耐火極限(xian)是(shi)指(zhi)構(gou)件在標準耐火試驗中(zhong)，從受到(dao)火的作用時起到(dao)失去穩定性(xing)或(huo)完整(zheng)性(xing)、絕(jue)熱(re)性(xing)止這段抵抗火作用的時間。 

鋼(gang)材(cai)本身雖然不(bu)會起火燃燒,但鋼(gang)材(cai)的材(cai)性受溫(wen)度(du)影(ying)響很(hen)(hen)大，但在250℃鋼(gang)材(cai)的沖(chong)擊韌性下降(jiang)，超過300℃，屈服點與極限強(qiang)度(du)顯著下降(jiang)。實(shi)際火災下，荷(he)載情況不(bu)變, 鋼(gang)結(jie)構(gou)失(shi)去(qu)靜態(tai)平衡(heng)穩(wen)定(ding)性的臨界(jie)溫(wen)度(du)為500℃左(zuo)右，而一般(ban)火場溫(wen)度(du)達到800～1000℃。因此，火災高溫(wen)下鋼(gang)結(jie)構(gou)很(hen)(hen)快地會出現塑性變形(xing)，產(chan)生局部破壞(huai)， 最終(zhong)造成鋼(gang)結(jie)構(gou)整體倒塌失(shi)效(xiao)。 

鋼(gang)結構建(jian)筑必(bi)須采(cai)取防火(huo)措施，以(yi)(yi)使得(de)建(jian)筑具有足夠的耐火(huo)極限。防止(zhi)鋼(gang)結構在火(huo)災中迅速升溫到臨界溫度， 防止(zhi)產生過大(da)變(bian)形以(yi)(yi)至建(jian)筑物倒塌，從而為滅火(huo)和人員安全(quan)疏散贏得(de)寶貴(gui)時間，避免或(huo)減少火(huo)災帶(dai)來的損失。 

2、鋼結構防火保(bao)護(hu)措施

鋼結構防火保護措施(shi)按原理分為(wei)兩類：一是阻(zu)熱(re)法，二是水冷卻法。這些措施(shi)的目(mu)的是一致的：使構件在規定的時間(jian), 溫度(du)升高不超過其臨界溫度(du)。不同的是阻(zu)熱(re)法是阻(zu)止(zhi)熱(re)量向構件傳輸來, 而水冷卻法允許熱(re)量傳到構件上, 再(zai)把熱(re)量導走以實(shi)現目(mu)的。 

2.1 阻熱(re)法(fa) 

阻熱法根據防火涂料阻熱和包封材料阻熱，分為噴涂法和包封法。噴涂法通過涂覆或噴灑防火涂料把構建保護起來。包封法又可分為空心包封法和實心包封法。 

2.1.1 噴涂法 

一般采用防火涂料涂覆或噴灑于鋼材表面，形成耐火隔熱保護層，提高鋼結構的耐火極限。這種方法施工簡便、重量輕、耐火時間較長，而且不受鋼構件幾何形狀限制。具有較好的經濟性和實用性，應用廣泛。鋼結構防火涂料的品種較多,大體分為兩類：一類是薄涂型防火涂料( B 類) , 亦即鋼結構膨脹防火料； 另一類是厚涂型涂料(H) 類。 

B類(lei)防(fang)(fang)火(huo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)，涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)厚(hou)度(du)一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)2-7mm。基(ji)料(liao)(liao)為(wei)(wei)有(you)機樹脂，有(you)一(yi)(yi)定裝(zhuang)飾效果(guo)，高(gao)溫時膨(peng)脹增厚(hou)。耐(nai)(nai)火(huo)極限(xian)可(ke)達0.5～1.5h。薄涂(tu)(tu)(tu)(tu)型鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)防(fang)(fang)火(huo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)薄、重(zhong)量輕、抗振性好。室內(nei)裸露鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)、輕型屋(wu)蓋鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)，當規定其耐(nai)(nai)火(huo)極限(xian)在(zai)(zai)1.5h及以(yi)下時，宜選用(yong)薄涂(tu)(tu)(tu)(tu)型鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)防(fang)(fang)火(huo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)。H類(lei)防(fang)(fang)火(huo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)涂(tu)(tu)(tu)(tu)層(ceng)厚(hou)度(du)一(yi)(yi)般(ban)(ban)為(wei)(wei)8～50mm。呈粒狀面。主要成(cheng)分(fen)為(wei)(wei)無(wu)機絕(jue)熱(re)材料(liao)(liao)，密度(du)較(jiao)小熱(re)導率低(di)。耐(nai)(nai)火(huo)極限(xian)可(ke)達0.5～3.0h。厚(hou)涂(tu)(tu)(tu)(tu)型鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)防(fang)(fang)火(huo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)一(yi)(yi)般(ban)(ban)不燃、耐(nai)(nai)老化、耐(nai)(nai)久性較(jiao)可(ke)靠。室內(nei)隱蔽鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)、高(gao)層(ceng)全(quan)鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)及多(duo)層(ceng)廠房鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)，當規定其耐(nai)(nai)火(huo)極限(xian)在(zai)(zai)1.5h以(yi)上時，應選用(yong)厚(hou)涂(tu)(tu)(tu)(tu)型鋼(gang)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)(gou)(gou)防(fang)(fang)火(huo)涂(tu)(tu)(tu)(tu)料(liao)(liao)。 

2.1.2包封法

1) 空心包封法：一般采用防火板或耐火磚，沿鋼構件的外圍邊界，將鋼構 件包裹起來。國內石化工業鋼結構廠房大多采用砌筑耐火磚包裹鋼構件的方法對鋼結構加以保護。該方法的優點是強度高、耐沖擊，但缺點是占用的空間較大、施工較麻煩。采用耐火輕質板材如纖維增強水泥板、石膏板、蛭石板等作防火外包層。對大型鋼構件進行箱式包裹的方法具有裝修面平整光滑、成本低、損耗小、無環境污染、耐老化等優點，推廣前景良好。  

2) 實心包封法：一般通過(guo)澆筑混(hun)凝(ning)土，將鋼(gang)構(gou)件(jian)包裹起來，完全(quan)封閉鋼(gang)構(gou) 件(jian)。如上海浦(pu)東世界(jie)金融(rong)大(da)廈的鋼(gang)柱就采用(yong)該(gai)方法。其優點(dian)是強(qiang)度高、耐沖擊，但缺點(dian)是混(hun)凝(ning)土保(bao)護層占用(yong)的空間(jian)大(da)、施工(gong)比較麻(ma)煩，特(te)別是在鋼(gang)梁和斜(xie)撐上施工(gong)十分困難。 

2.2 水冷卻法 

水冷卻法包括水淋冷卻法和充水冷卻法。 

2.2.1 水淋(lin)冷卻法(fa) 

水淋冷卻法是在鋼結構上部布置自動或手動噴淋系統。發生火災時，啟動噴淋系統，在鋼結構表面形成一層連續的水膜，火焰蔓延到鋼結構表面時，水分蒸發帶走熱量，延緩鋼結構建筑達到其界限溫度。水淋冷卻法在同濟大學土木工程學院大樓得到使用。 

2.2.2 充水冷卻法 

充水冷卻法是在空心鋼構件內充水。通過水在鋼結構內的循環，吸收鋼材本身受熱的熱量。從而使鋼結構在火災中能保持較低的溫度，不會因升溫過高而喪失承載能力。為防止銹蝕和結冰, 水中要加阻銹劑和防凍劑。美國匹茲堡64層的美國鋼鐵公司大廈的鋼柱就采用了充水冷卻法。 

3、防(fang)火措施比(bi)較

阻(zu)熱(re)(re)法通(tong)過阻(zu)熱(re)(re)材料可(ke)以減慢(man)熱(re)(re)量向結構(gou)(gou)構(gou)(gou)件傳導的(de)(de)速度。總(zong)體來說，隔(ge)熱(re)(re)法經濟性(xing)和實用性(xing)較(jiao)好(hao)，在實際(ji)工(gong)程(cheng)運用相當(dang)廣泛。水冷卻法是抵御火災的(de)(de)一(yi)種有效的(de)(de)防護措施，但(dan)由于這種方法對結構(gou)(gou)設計有專門要求，同時其成本較(jiao)高，故目前在工(gong)程(cheng)領域還未得到很好(hao)的(de)(de)推廣。 

阻熱法(fa)(fa)在鋼結(jie)構防火保護中廣泛使(shi)用，所以下面重點比(bi)較阻熱法(fa)(fa)措施中噴涂法(fa)(fa)與(yu)包封法(fa)(fa)的優(you)缺點。 

3.1 耐火性  

這耐火性能上，包封法優于噴涂法。混凝土、耐火磚等包封材料耐火性比一般的防火涂料好。另外，新型防火板的耐火性能也優于防火涂料。其耐火極限明顯高于同厚度的鋼結構防火隔熱材料, 更高于膨脹型防火涂料。 

3.2耐久性 

由于包封材料如混凝土耐久性比較好，不易隨時間推移發生性能劣化；而耐久性一直是鋼結構防火涂料未能解決好的問題。以有機組分為主的薄型和超薄型防火涂料無論是用于室外還是室內, 其有機組分都可能產生分解、降解、老化等問題, 從而使涂層剝落粉化或失去防火性能。 

3.3施工性  

鋼結構防火的噴涂法施工簡便,無須復雜的工具即可施工。但噴涂法防火涂料施工質量可控性差,對基材的除銹、防火涂料的涂層厚度以及施工環境濕度等不易控制；包封法施工比較復雜，對于斜撐、鋼梁尤為明顯，不過施工可控性較強強，質量容易保證。可以較為準確地改變包封材料的厚度來控制耐火極限。 

3.4 環保性(xing) 

噴涂法在施工時污染環境, 特別是在高溫作用下能揮發出有害氣體。包封法在施工、正常使用環境和火災高溫下均無有毒釋放物, 有利于環境保護和火災時的人員安全。 

3.5 經濟性 

噴涂法施工簡單、工期短，施工費用低。但防火涂料價格高，而且由于涂料存在老化等缺點,其維護費用較高。包封法施工費用高, 但所用材料價格便宜, 且維修費用低。綜合來講，包封法經濟效性較好。 

3.6 適用性 

噴涂法不受構件的幾何限制, 多用于梁、柱、樓板、屋蓋等各構件的保護。特別適用于輕鋼結構、網架結構和異形鋼結構等空間結構體系鋼結構防火保護中。包封法施工復雜，特別是鋼梁、斜撐等構件,包封法一般較多用于柱子，適用范圍沒噴涂法廣泛。 

3.7 占用空間(jian) 

噴涂法所使用的防火涂料體積較小，而包封法使用的包封材料如混凝土、防火磚，會占用空間，減小使用空間。而且包封材料質量也較大。 

4、總結

通(tong)過論述(shu)可以(yi)(yi)得(de)到以(yi)(yi)下結論：

1）鋼(gang)結構防火保(bao)護措施(shi)的采用要(yao)(yao)考慮多方面因(yin)素的影響(xiang)，如(ru)構件類型、施(shi)工難易度、施(shi)工質量要(yao)(yao)求(qiu)、耐久性(xing)要(yao)(yao)求(qiu)和經濟效益等(deng)；

2）通過(guo)對噴涂(tu)法與包(bao)(bao)封法的比(bi)較(jiao)，噴涂(tu)法主要優(you)勢在(zai)施工工藝簡便，噴涂(tu)后構件外形不發生(sheng)大的改變(bian)。包(bao)(bao)封法主要優(you)勢在(zai)于成(cheng)本(ben)較(jiao)低，防火性能與耐久性好；

3）各(ge)種(zhong)防火(huo)措(cuo)施有各(ge)自的優(you)勢和不足，在工程運用中，可(ke)取(qu)(qu)長補短，多種(zhong)防火(huo)措(cuo)施結合使用。并可(ke)以通過采取(qu)(qu)不同(tong)措(cuo)施，設置多道防火(huo)防線(xian)。