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《高等钢结构原理》钢结构防火学生作业系 （所）： 班 级：学 号： 姓 名：培养层次：专业硕士2015年1月6日钢结构防火措施分析摘要 实际工程具体采用何种防火措施要综合考虑建筑物的结构、施工情况、成本和综合经济效益等因素。本文通过梳理钢结构中常用的防火措施，并列出了各种防火措施的优缺点，以便于设计人员综合考虑各种因素。1 钢结构中的火灾问题钢结构是建筑结构的主要形式之一，它具有强度高、自重轻、有良好的变形性和抗震性、施工周期短、结构形式灵活等优点，得到了广泛的应用，尤其是在超高层和大跨度建筑等方面显出了强大的优越性。在钢结构建筑得到广泛应用的同时，也面临着一些挑战。其中最为突出是钢结构耐火性能差。最为典型的灾害是美国9.11事件造成近4 000人死亡和巨大的经济损失。研究结果表明，结构温度达到350℃ 、500℃ 、600℃时,强度分别下降1/3、1/2、2/3。据理论计算，在全负荷情况下,钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为500℃右，而一般火场温度达到800～1000℃ 。在这样高的温度下裸露的钢结构很快地会出现塑性变形，产生局部破坏,最终造成钢结构整体倒塌失效。因此，钢结构建筑必须采取防有效的火措施，从而保护人员和财产的安全。2 钢结构的主要防火措施钢结构的防火保护措施主要有两种：截流法和疏导法。2.1 截流法截流法的原理是截断或阻滞燃烧产生的热量向构件传输，从而使构件在规定时间内的温升不超过其临界温度。通常做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。由于所选材料的导热系数较小、热容较大，因此能很好地减缓热流向构件的传输速度，从而起到保护作用。截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法[1]。2.1.2 喷涂法喷涂法按材料划的不同又可以分为：防火涂料和无机纤维防火材料。(1) 防火涂料钢结构防火涂料在90%的钢结构防火工程中发挥着重要的保护作用。将防火涂料涂敷于材料表面，除具有装饰和保护作用外，由于涂料本身的不燃性和难燃性，能阻止火灾发生时火焰的蔓延和延缓火势的扩展，较好地保护了基材。钢结构防火涂料的防火原理如下：1)涂层对钢基材起屏蔽作用，使钢结构不至于直接暴露在火焰高温中。2)涂层吸热后部分物质分解放出的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炭化泡沫层，阻止了热量迅速向钢基材传递，推迟了钢基材强度的降低，从而提高了钢结构的耐火极限。目前防火涂料还存在以下问题[2]：1)安全性问题：防火涂料遇火会产生诸如NH3、NOx、CO、Cl2、Br2的有毒气体。会对未逃离火场人员以及消防灭火人员产生危害。2) 耐久性问题：火灾发生可能是在防火涂料涂覆后的1年，也可能是在涂覆后的10年或更长的时间,经过不同的年限后,防火涂料的防火性能是否依旧值得考虑。如果火灾发生时,防火涂料已因老化或其它原因而失去其应有的防火性能,后果是不堪设想的。(2)喷射无机纤维防火材料[3]无机纤维防火材料主要由一种或多种粘结剂、基料和矿棉纤维组成，经低压空气流通过管道输送到喷嘴口，与雾化水混合喷到需要保护的基材上形成护层。该护层可满足防火保护的基本要求,并有以下优点:1)有很好的附着力。2)导热率低。3)质量轻。4)在高温火场中,厚度没有明显变化,护层不熔化、不脱落，能够使被保护构件达到5 h以上的耐火极限。5)产品经济，包括材料费、生产费和施工费的总费用低。6)耐候性好，能长时间经受昼夜温差和四季温差以及紫外线的侵袭。7)能根据用户需要做外观装饰。正是由于以上特点,喷射无机纤维防火护层材料在国外已经得到了广泛的应用。 同防火涂料相比喷射无机纤维防火护层材料不会出现暴露的问题。因为该材料不含有机成分，不会出现任何的盐析、分解、降解反应，就不会带来与之相关的开裂、脱落等老化失效问题，而占主要成分的无机纤维本身就可以作为炉衬材料在火场中起隔热保温的作用。2.1.2 包封法包封法是最常见的也是最基本的钢结构保护方法，它是用耐火材料把构件包裹起来。包封的材料有防火板材、陶粒混凝土、砖、钢丝网抹灰粉刷等。混凝土、砖、钢丝网抹耐火砂浆为传统包封材料，它们本身具有耐火性能，根据厚度的不同耐火极限也不同，因此可以用来包裹钢构件，使钢构件达到一定的耐火极限。包封法的耐火极限随着厚度增加而增加，因此采用这种防火措施的钢结构通常身材臃肿占地较多，另外在一些构件上的施工也较为困难,特别是钢梁、斜撑等构件,同时也不利于节约材料。同喷涂法相比，包封法具有以下优点：1)耐火性能好,耐火极限高。混凝土材料热容量大,导热系数小,耐火极限高,而且能承重,因此常作为承重钢构件的防火保护措施。新型防火板的耐火性能也优于防火涂料。其耐火极限明显高于同厚度的钢结构防火隔热材料