钢材因具有抗震,抗弯等特性,既能相对增加建筑物的荷载能力,也可以满足建筑设计美感造型的需要,因此受到了建筑行业的青睐。但是,钢材作为建筑材料在防火方面又存在一些硬性的缺点,其机械性能,如屈服点,抗拉及弹性模量等均会因温度的升高而急剧下降。
钢结构一般在450~650℃温度中就会失去承载能力、发生很大的形变,而不能继续使用。不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右。为克服防火方面的不足,将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围,必须进行防火处理。根据不同情况采取不同方法,如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构,降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等均可防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落,不过原理是一样的。以下是几种不同钢结构的防火保护措施。
一、膨胀材料。采用钢结构防火涂料保护构件,具有防火隔热性能好、施工不受钢结构几何形体限制等优点,一般不需要添加辅助设施,且涂层质量轻,还有一定的美观装饰作用,属于现代的先进防火技术措施。目前在高层钢结构,尤其是一些超高层建筑,钢结构材料更被广泛采用。高层建筑一旦发生火灾,火不是在短时间内就能扑灭的,要求我们在建筑设计时,加大对建筑材料的防火保护,以增强其耐火极限,并在建筑内部制订必要的应急方案,以减少人员伤亡和财产损失。
二、外包层。在钢结构外表添加外包层,可以现浇成型,也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常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。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层,砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆,也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板,采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。
三、屏蔽。钢结构设置在耐火材料组成的墙体或顶棚内,或将构件包藏在两片墙之间的空隙里,只要增加少许耐火材料或不增加即能达到防火的目的。这是一种最为经济的防火方法。
四、充水,空心型钢结构内充水是抵御火灾最有效的防护措施,这种方法能使钢结构在火灾中保持较低的温度、水在钢结构内循环、吸收材料本身受热的热量。受热的水经冷却后可以进行再循环、或由管道引入凉水来取代受热的水。