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建筑中钢构件的防火要求

2001年9月11日，位于美国纽约市中心的世贸大厦遭到恐怖

分子的袭击，在先后遭受两架民航客机的撞击后，仅过了20多分钟，

这幢摩天大楼便轰然倒塌，造成了数千人的重大伤亡。世贸大厦是美

国经济繁荣的象征，如此庞大的建筑为何这般不堪一击，建筑专家们

众说纷纭，但有一条是肯定的，那就是和这幢建筑的全钢结构构造有

很大的关系。首先是钢构件遭到剧烈撞击，造成防火保护层松脱，紧

接着大量泄漏的航空燃料在建筑内部猛烈燃烧造成楼内温度急剧上

升，在高温作用下，无保护层的钢构件很快失去强度和承载能力，最

终上演世贸大厦在瞬间化为乌有的人间惨剧。

近年来，随着经济发展速度不断加快，为缩短建筑的建设周期及降

低建筑的成本，钢结构被广泛应用到民用及工业建筑中，各地在经济

开发区建设和老城区改造过程中，以钢结构作为建筑主要构件的建筑

比例呈不断上升趋势，《建筑设计防火规范》（以下简称《建规》）、

《高层民用建筑设计防火规范》（以下简称《高规》）在规定各类建

筑耐火等级和各主要构件耐火极限的同时，也对火灾危险性较小的钢

结构建筑作出了不同程度的放宽。

一、温度对钢材性质的影响

钢材是常用的建筑材料，在常温下钢结构具有质量轻、强度高，特

别是抗拉、抗剪能力强等优良特性，因此钢结构成为主要的建筑结构

之一。钢材虽是一种不燃烧的材料，但是热的良导体，极易传导热量。

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钢材在温度超过300℃以后，屈服点和极限强度显著下降，达到600℃

时强度几乎等于零。科学试验和实例都表明，未加保护的钢结构在火

灾情况下，只需0.25小时，自身温度就会上升到540℃以上，致使构

件本身扭曲变形，导致建筑物坍塌毁坏，变形后的钢结构也无法修复

使用。

因此建筑中采用的钢结构如未作防火保护，在发生火灾时将直接影

响整个建筑的耐火时间，从而给内部人员疏散和消防队员扑救带来危

险。

二、钢结构的防火保护方式

钢结构的防火保护通常有以下几种方式：

1.钢结构防火涂料

钢结构防火涂料是施涂于建筑物及构筑物的钢结构表面，能形成耐

火隔热保护层，以提高钢结构耐火极限的涂料，分为厚型、薄型、超

薄型等几种。厚型涂料呈颗粒状，涂层厚度通常在8毫米以上，施工

方法为喷涂，高温时依靠涂料本身的厚度及较低的导热率起到对钢构

件的隔热作用。薄型和超薄型涂料涂层较薄，有一定装饰效果，施工

方法可喷可刷，高温时涂层膨胀增厚保护钢构件。

2.外包层

用现浇混凝土作外包层时，可以在钢结构上现浇成型，也可采用喷

涂法（喷射工艺）。现浇的实体混凝土外包层通常可用钢丝网或钢筋

来加强，以限制收缩裂缝并保证外壳的强度。也可以在施工现场将钢

结构表面涂沫砂浆以形成保护层。砂浆可以是石灰、水泥或石膏砂浆，

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也可掺入珍珠岩或石棉。

外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥和轻混凝土做成的

预制板，采用胶粘剂和钉子或螺栓固定在钢结构上。

3.充水（水套）

在空心钢构件内充水是抵御火灾最有效的方法，能使钢结构在火灾

时保持较低的温度。水在结构构件内循环，受热的水可经冷却再循环，

或由水管引入凉水来取代加热过的水。这种方法在国外被广泛地使用

在钢柱的防护中。

4.屏蔽

将钢结构包围在耐火材料组成的墙体或顶棚内，或将钢构件包藏在

两片墙之间的空隙里，只要增加少许耐火材料甚至不增加即达到防火

的目的，所以这是最经济的防火方法。

三、建筑各构件的防火保护

1.非承重外墙

非承重外墙为建筑的围护构件，主要作用是防止风、雨、雪、热、

噪声等的侵袭，以达到隔热、保温、隔音及防火的效果。工业建筑及

简易民用建筑多采用夹心彩钢板等轻质材料作此构件。因为不承重且

不受剪、拉等外力，所受力主要为本身重力，相对受力的柱、梁等在

高温状态下能较长时间保持其完整性，防止火势的直接蔓延。甲乙类

及高层库房因内部可燃物较多，火灾危险性较大，具有爆炸危险，因

此其非承重外墙要有较强的防火能力，不应采用夹心彩钢板，其他工

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