【摘要】隨著我國經濟的不斷發展，建筑工程成為一項重要的經濟來源之一，在建筑工程中，鋼結構的性能對工程具有足夠的影響意義，因為火災而引起的鋼結構的破壞會造成大量的損失，因此做好鋼結構的抗火設計以及防火保護具有重要的作用意義。本文主要針對鋼結構的抗火設計以及防火保護，進行了說明，提供設計參考。
　　【關鍵詞】鋼結構，抗火設計，防火保護
　　一.前言
　　近年來，因為火災引起的鋼結構破壞，生命財產安全得不到徹底的保證屢屢發生，探討鋼結構的抗火設計及防火保護至關重要。進行鋼結構的抗火設計以及防火保護，可以避免鋼結構在火災中短時間因為溫度破壞結構性能。下面將進一步探討鋼結構抗火設計及防火保護的相關內容。
　　二.傳統鋼結構抗火設計的缺陷
　　鋼結構的耐火極限是指構件在標準耐火試驗中，從受到火的作用時起，直到失去完整性或穩定性為止，這段所起到抵抗火作用的時間。耐火極限不僅是進行建筑物防火構造設計與制定災后修復方案的科學依據，同樣也是劃分建筑物耐火等級的基礎數據。
　　傳統鋼結構的耐火極限主要通過實驗確定。當進行建筑結構防火設計時，對于鋼結構構件主要通過實驗數據的對比得出。但由于建筑物千變萬化，而建筑抗火設計在要求本質上也各不相同，因此傳統的抗火性能化設計科學性并不強，許多結構工程師對于結構抗火的性能化設計觀念也比較淡薄。其缺陷具體體現在以下幾點：
　　1.在規定的結構耐火極限需求方面沒有直接反映出結構抗火設計，以保證人的生命安全為最重要的目標，而是根據火災的危險性和建筑的重要性，對不同建筑中不同結構夠的耐火極限要求進行統一規定，造成不必要的浪費或者無法滿足人員逃生的需求。
　　2.在結構構件耐火能力的確定方面，沒有充分考慮火災升溫以及結構整體作用對構件耐火能力的影響。在實際中，建筑真實火災升溫與標準火災升溫存在著差別。同時結構構件因周邊其余構件的約束，其耐火能力往往與無約束的構件存在較大的差別。
　　3.在結構抗火設計要求方面，往往無法兼顧業主的要求。在結構抗火性能化設計中，對業主提出的結構完整度的要求，也應進行接受。
　　正是由于傳統鋼結構抗火性能化設計中的缺陷，結構抗火設計正逐漸從基于實驗的傳統方法，轉變為基于性能的現代設計方法。
　　三.我國鋼結構的抗火設計方法
　　依靠計算的鋼結構的抗火設計方法為我國第一部的鋼結構抗火設計的標準《上海市鋼結構防火技術規程》(報批稿)所采用,它有效的克服了依靠試驗中鋼結構的抗火設計所存在的問題,其計算的過程如下：
　　1.設定一定的防火被覆厚度,采取確定的防火措施。
　　2.確定高溫下的鋼材料參數,通過計算結構中該構件的溫度及外荷載作用下的內力。
　　3.計算構件在一定的防火措施及耐火極限條件下內部的溫度。
　　4.進行荷載的效應組合
　　
　　式中
　　γG———永久荷載的分項系數,取1.0；
　　γQi———樓面或屋面的活載分項系數,取0.7；
　　γw———風載的分項系數,取0或0.3,選不利情況；
　　γF———溫度效應的分項系數,取1.0；
　　S———荷載的組合效應；
　　Gk———永久荷載的標準值；
　　Qik———樓面或屋面的活標準值；
　　Wk———風載的標準值；
　　T———構件或結構的溫度變化(考慮溫度的效應)；
　　CG、CQi、CW、CF———永久的荷載、樓面或屋面活載、風載和溫度的效應系數。
　　5.根據構件及受載的類型,進行構件的耐火承載力極限狀態的驗算。驗算要求:S≤R式中,R為按3確定的溫度條件下的構件的極限承載力。
　　6.如果設定的防火被覆厚度過大或過小,可將防火被覆的厚度進行調整,重復上述1—5。
　　四.鋼結構設計中的防火設計方法探析
　　鋼結構的防火保護措施可以分為主動防火和被動防火兩大類。
　　主動防火是指采用直接的措施來限制火災發生和發展的技術，如建筑物的煙氣控制技術、防火安全設計技術、火災探測報警技術、噴水滅火或其他滅火技術等。
　　被動防火主要指采用間接的措施延緩鋼構件到達臨界溫度的時間，如提高建筑構件耐火性能、鋼結構防火涂料保護法、防火板保護法、混凝土防火保護法、內部通水冷卻法、設置卷材保護法等，它們通過阻斷熱流或減小熱流傳播速度來為鋼結構提供了足夠的耐火時間，由于被動防火施工方便從而受到人們的普遍歡迎，而以前三種方法應用較多。有的技術同時具有主動防火和被動防火，如針對建筑物的火災防治做出總體規劃，應用各類消防技術，但主要體現在主動防火。
　　1.噴涂防火涂料法
　　噴涂防火涂料法是一般鋼結構設計方法中的主要方法，其設計的原理通過在鋼結構表面涂抹一層防火涂料從而阻滯火災發生時熱量的傳遞，延遲鋼結構喪失承載力的時間，為火災的營救提供了更多的時間。防火涂料一般具有很好的隔熱性，具有一定得粘結強度，在正常使用、裝修以及火災發生時的溫度條件下不會脫落，且具有一定的抗沖擊能力，對鋼材不具有腐蝕性，也不含有對人體健康造成危害的化學物質。噴涂防火涂料方法由于其施工工藝簡單，防火效果良好，為設計師們所普遍采用。
　　2.防火板阻隔法
　　防火板阻隔法多用于大型的鋼結構建筑，它的原理就是利用耐火材料制成耐火板，并將其機械的固定于鋼結構四周，由于耐火板的隔熱性，阻滯了火災時溫度的傳遞，延緩了鋼結構在高溫下條件下的屈服時間，從而為火災營救爭取充分的時間。防火板隔熱方法尤其優點也有其缺點。優點是其采用的耐火材料對人體無害，由于大批量的應用也可以工業化生產，工業化生產的耐火板尺寸統一，整齊美觀，耐火時間長，可達4小時；缺點是現場施工速度較慢，工藝流程較多、較復雜，相比較噴涂防火涂料法而言，顯然在工期上要有所不足。因此一般大型的，重要的鋼結構才采用這種方法，且一般為鋼柱使用，尺寸統一，施工相對簡單些。
　　3.充水法
　　充水法是鋼結構防火設計方法中很有效的一種方法，其原理是在鋼結構設計時，在鋼結構中預留孔隙，在施工后將水注入孔隙，一邊注水，一邊抽水，保證水體在鋼結構內部循環，這樣當火災發生時，由于水體的循環將鋼結構溫度帶走，阻滯其溫度的上升，從而延長其喪失承載力的時間，有效地為火災營救贏得時間。這種方法造價低廉，但是需要專人維護，鋼結構生產過程中還需要預留孔隙，對孔隙的密封性，和鋼結構的耐腐蝕性要求相當高，因此運行維護較困難，技術含量高，運行費用也很高，一般的鋼結構防火設計中很少采用。
　　4.澆筑混凝土法或砌磚法
　　澆筑混凝土法是在鋼結構安裝好以后采用在鋼結構四周澆筑混凝土的方法來阻滯火災發生時的熱量傳遞。由于混凝土和鋼結構粘結不牢固，一般還需采用鋼筋或者鋼絲網等加強措施，以增加鋼結構和混凝土的連接，同時也增加了混凝土與鋼結構聯合體的強度。這種方法混凝土的防護層具有高強度和耐沖擊性占用空間較大等特點，一般適用于容易碰撞、無保護面板的停車棚，或者鋼結構廠房中的鋼柱防火保護。
　　除在鋼結構四周澆筑混凝土之外，還可以在鋼結構四周砌筑磚塊，減緩鋼結構在火災時達到耐火極限。此種方法與前者相似，就不再介紹了。
　　5.復合保護法
　　在一些鋼結構建筑需要裝飾裝修時，一般采用復合保護法。其一般做法為在緊貼鋼板處首先噴涂防火涂料或黏貼柔性氈狀隔熱材料，然后在使用防火薄板作罩面板。這樣就增加了鋼結構的可裝飾性和美觀性，使鋼結構建筑更加適宜居住。這種方法一般在鋼結構住宅中使用較多。
　　五.結束語
　　綜上所述，鋼結構抗火設計及防火保護在建筑工程中的應用越來越廣泛，是鋼結構建筑設計中的一個重要環節，這就需要相關工作者不斷的努力突破，完善并得到最佳的抗火設計方案和防火保護。
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