钢结构防火必备知识

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《建筑钢结构防火技术规范》

GB51249-2017

3.1 防火要求

3.1.1 钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑物的耐火等级和现行国家标准《建筑防火设计规范》GB 50016确定。柱间支撑的设计耐火极限应按其设计耐火极限应与柱相同，楼板支撑的设计耐火极限应与梁的设计耐火极限相同，屋顶支撑、拉杆的设计耐火极限应与屋面承重构件的设计耐火极限相同。

3.1.2 当钢结构构件的耐火极限经经验计算低于设计耐火极限时，应采取防火措施。

3.1.3 钢结构节点的防火应与防火要求最高的连接构件的防火相同。

3.1.4 钢结构防火设计文件应载明建筑物的耐火等级、构件的设计耐火极限、构件的防火措施、防火材料的性能要求和设计指标。

3.1.5 当建筑所用防火材料的等效导热系数与设计文件要求不一致时，防护层厚度应按防火层等效热阻为的原则确定同等条件下，应经设计单位批准。 对于非膨胀型钢结构防火涂料和防火板，防火层的涂覆厚度可按本规范附录A确定； 对于膨胀型防火涂料，可根据涂料的等效热阻直接确定施工厚度。

3.2 防火设计

3.2.1 钢结构应根据结构耐火承载力极限状态进行耐火计算和防火设计。

3.2.6 钢结构构件的耐火计算和防火设计可采用耐火极限法、承载力法或临界温度法进行。

4.1 防火措施

4.1.1 钢结构的防火措施应根据钢结构的结构类型、设计耐火极限、使用环境等因素，按下列原则确定：

1、消防施工时，不会产生对人体有害的粉尘和气体；

2、钢构件遇火后发生允许变形时，防火不会造成结构损坏或失效；

3、施工方便，不影响先前已完成的施工及后续施工；

4、具有良好的耐久性和耐候性。

4.1.2 钢结构的防火可采用下列措施中的一项或多项措施的组合（组合）：

1 喷（涂）防火涂料；

2 覆盖防火板；

3 覆盖柔性毛毡保温材料；

4. 用混凝土、金属网和砂浆覆盖或铺设砌体。

4.1.3 钢结构采用喷涂阻燃涂料防护时，应符合下列规定：

1 室内隐蔽构件宜采用非膨胀型防火涂料；

2 设计耐火极限大于1.50h的构件不宜采用膨胀型防火涂料；

3、户外或半户外钢结构使用膨胀型防火涂料时，应选择符合环境性能要求的产品；

4 非膨胀型防火涂料厚度不应小于10mm；

5 防火涂料与防腐涂料应兼容、配套。

4.1.4 钢结构采用涂层防火板防护时，应符合下列规定：

1 防火板应采用不燃材料制成，遇火不应炸裂或穿透裂纹；

2 防火板的覆​​盖应根据构件的形状和位置进行结构设计，并采取措施保证安装牢固、稳定；

3 固定防火板所用的龙骨和粘合剂应采用不燃材料。 龙骨应易于与构件和防火板连接。 粘合剂应能在高温下保持一定的强度，保证防火板涂层的完整。

4.1.5 当钢结构采用覆盖柔性毡保温材料保护时，应符合下列规定：

1 不宜用于易受潮或受水影响的钢结构；

2 毛毡材料在自重作用下，不应受压不均匀。

4.1.6 当钢结构采用砂浆或砌体包裹混凝土、金属网保护时钢结构防火厂家，应符合下列规定：

1 采用外购混凝土时，混凝土强度等级不应低于C20；

2 采用外包金属网抹砂浆时，砂浆强度等级不应低于M5； 金属网的网格不应大于20mm，丝径不应小于0.6mm； 砂浆最小厚度不应小于25mm；

3 采用砌体时，砌块的强度等级不应低于MU10。

钢结构防火涂料品种较多。 根据涂层在高温下的变化，分为非膨胀型和膨胀型两大类（表3）。 此外，还可以根据涂层的厚度、成分、施工方法和性能特点进一步分为不同的类型。 类别。 现行国家标准《钢结构防火涂料》GB 14907-2002将防火涂料分为超薄型（小于等于3mm）、薄型（大于3mm且小于等于7mm）和厚型（大于大于7mm）根据涂层厚度而定。 ）三类防火涂料。

非膨胀型防火涂料，国内又称厚型防火涂料，主要由遇火不膨胀的无机保温材料组成。 其防火机理是利用涂层固有的良好隔热性能和高温下某些成分的蒸发分解。 它利用腐蚀反应引起的吸热效应来阻断和消耗火焰向基材的传热，延迟钢构件的加热。 非膨胀型防火涂料一般具有不燃、无毒、耐老化、耐久性可靠的特点，适用于永久性建筑钢结构的防火。 非膨胀型防火涂料厚度一般为7mm~50mm，相应构件的耐火极限可达0.5h~3.0h。

非膨胀型防火涂料可分为两类：一类是以矿物纤维为主要绝缘骨料，掺入水泥和少量添加剂，在工厂预混的防火材料。 需要专用喷涂机采用干式喷涂工艺进行喷涂。 建造; 另一类是以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等粒状材料为主要保温骨料，可采用喷涂、抹抹等湿法施工的防火涂料。 矿纤维防火涂料具有良好的隔热性能，但其表面疏松，仅适用于全封闭隐蔽工程。 另外，干喷涂时容易产生细纤维粉尘，不利于施工人员和环境的保护。 目前，非膨胀型防火涂料在国内广泛推广应用主要采用湿法施工：一是以珍珠岩为骨料，以水玻璃（或硅溶胶）为粘结剂。 它是一种双组分包装涂料，采用喷涂施工； 它是一种以膨胀蛭石、珍珠岩为骨料，水泥为粘结剂的单组份包装涂料。 现场加水搅拌均匀即可使用。 可以喷洒或擦拭。 手工涂抹时，涂层表面可达到光滑平整。 水泥基防火涂料中，密度较高的品种具有优异的耐水性和耐冻融性。

膨胀型防火涂料国内称为超薄型、薄型防火涂料。 基材为有机树脂。 配方中还含有发泡剂、阻燃剂、成碳剂等成分。 遇火会发泡膨胀，形成比原涂层厚数倍至数十倍的多孔碳质层。 多孔碳质层阻止从外部热源到基材的热传递，起到绝缘屏障的作用。 膨胀型防火涂料可以在一定程度上起到防腐中间漆的作用，并且可以直接作为外面的防腐面漆，达到良好的外观效果（有些产品在外观要求时也可以作为面漆使用）不是特别高）。 使用的油漆）。 使用膨胀型防火涂料时，应特别注意防腐涂料与防火涂料的相容性。 当设计耐火极限不高于1.5h时，膨胀型防火涂料具有良好的经济性。 目前，国际上有少数膨胀型防火涂料产品能够满足设计耐火极限为3.0h的钢构件的防火需求，但其价格相对较高。 膨胀型防火涂料近20年来取得了长足的进步，在钢结构防火工程中的市场份额不断增加。 图2显示了英国不同钢结构防火材料的市场份额。

非膨胀型防火涂料是具有良好耐久性和耐老化性能的无机材料。 膨胀型防火涂料含有较高的有机聚合物成分，耐老化问题可能更加突出。 然而，由于膨胀型防火涂料在工程中的大规模应用主要开始于20世纪90年代中后期，因此这一问题尚未引起足够的重视。

防火板材有石膏板、纤维增强水泥板、玻镁平板等，其密度为800kg/m3~1800kg/m3，厚度多为6mm~15mm。 该类板材的使用温度不大于600℃，不适合单独用于钢结构的防火。 常用作轻钢龙骨隔墙板、吊顶板以及涂有非膨胀防火涂料的钢梁、柱等。 装饰板。

防火厚板的特点是密度低、导热系数低、耐高温（使用温度可达1000℃以上）。 其厚度可根据设计耐火极限确定，一般在10mm～50mm之间。 由于其优异的耐火、隔热性能，可直接用于钢结构的防火，提高结构的耐火时间。 目前比较成熟的防火厚板主要有硅酸钙防火板和膨胀蛭石防火板。 这两种防火板的成分与非膨胀防火涂料基本相似。 防火厚板在美国、英国、日本等国家的钢结构防火工程中已得到广泛应用。 由于国产耐火厚板产品数量少，且成本较高，目前耐火厚板在国内的使用很少。

（3）涂敷柔性毡保温材料（简称柔性防火毡）：

柔性毡保温材料主要有硅酸铝纤维毡、岩棉毡、玻璃棉毡及其他矿棉毡等。 使用时可用钢丝网将防火毡直接固定在钢材表面。 该方法保温效果好，施工简单，成本低。 适用于不易受到机械损坏并防潮的室内部件。 硅酸铝纤维毡的导热系数很小[20℃时为0.034W/(m·℃)，400℃时为0.096W/(m·℃)，600℃时为0.132w/(m·℃)] ，密度小（80kg/m3~130kg/m3），化学和热稳定性好，柔韧性好，在工程中得到广泛应用。

(4) 用混凝土、砂浆或砖石覆盖：

美国纽约酒店、英国伦敦保险办公大楼、上海浦东环球金融大厦钢柱均采用这种方法。 国内石化行业钢结构工厂此前也曾采用砌砖方式进行保护。 这种方法的优点是强度高、抗冲击、耐用。 缺点是占用空间较大。 例如，如果采用C20混凝土保护钢柱，厚度必须为5cm至10cm才能达到1.5h至3.0h的耐火极限。 另外，施工也比较麻烦，尤其是钢梁和斜撑。

(5)复合防火：

常见的复合防火方法有：在钢构件表面涂敷不膨胀型阻燃涂料或覆盖柔性阻燃毡，然后采用纤维增强无机板、石膏板等作为装饰面板。 该方法具有良好的保温性、整体性和装饰性，适用于耐火要求高、装饰性要求高的钢柱、钢梁。

(6)其他防火措施：

其他消防措施主要有：安装自动喷水灭火系统（水冷法）、单面屏蔽法、钢柱注水等。

安装自动喷水灭火系统不仅可以扑灭火灾，还可以降低火灾现场温度，冷却钢构件，提高钢结构的耐火性能。 采用这种方式保护钢结构时，喷嘴应直立，喷嘴间距宜为2.2m左右； 保护钢屋架时，喷嘴应沿钢屋架上方布置，以保证钢屋架的每根杆件都能得到水冷却保护。

单面屏蔽方式的主要作用是避免极点附近火焰直接辐射的影响。 其方法是在钢构件的迎火面上设置防火屏障，使构件与火焰隔离。 例如：钢梁下方吊装防火平屋顶，钢外柱内侧安装一定宽度的防火​​板。 这种在特殊地点设置防火屏障的措施有时是钢构件更为经济的防火方法。

结构设计师的讨论

在大多数结构设计师的印象中，建筑防火是建筑师和设备工程师的工作，所以很多人

不熟悉或不了解基本的消防概念。 因为《建筑钢结构防火技术规范》的发布，要求结构工程师学习所谓的新知识、掌握新技能。 于是大家就一起讨论、交流。

规范3.1.4明确要求“钢结构防火设计文件应当注明建筑物的耐火等级、构件的设计耐火极限、构件的防火措施、构件的性能要求和设计指标”。防火材料。” 所谓“消防设计文件”，是指图纸和计算书。 由于防火材料可能会因耐久性问题而被更换，因此他们的做法必须在图纸中得到体现。

《钢结构用防火涂料》（GB 14907-2018）对防火涂料有具体要求。 但需要注意的是，GB14907是一个材料规范，是判定一种材料是否可以用作防火涂料的标准。 它不是施工标准，更不是设计标准。 型式检验报告是根据14907标准对该涂料进行检测的结果。 符合 14907 标准的防火涂料型式检验报告只是材料合规性的证明，仅此而已。

GB14907规范的检验和试验条件（截面、应力形式、载荷）受到限制（I36工字钢、弯曲简支梁、极限载荷），型式检验报告是根据14907规范得到的试验结果。 当实际工程构件的上述情况与14907不一致时，不能直接使用报告结果。

GB14907要求阻燃涂层性能参数，厚度不是必需的。 如果你遇到要设计一定厚度的要求，那你就是装懂了。 对于涂料应用规范（《钢结构防火涂料应用技术规范》（T/CECS 24-2020））来说，仅根据厚度满足耐火极限是错误的。 这仍然是旧概念； 另外，GB14907还对性能参数与厚度的换算进行了说明。 而且，防火设计和防火涂料的应用是两件不同的事情。 一是如何设计并获得所需的性能参数，二是如何应用涂层。 两者之间的桥梁是材料性能参数。 采用哪种涂层可以达到设计要求的性能参数？ 这是涂层应用。 其中钢结构防火厂家，防火涂料厂家鱼龙混杂，花样百出。

对于风荷载和地震，目前可以进行比例风洞实验和地面震动实验。 那么，对于火灾，能否根据实验来确定呢？

当然，火灾对钢结构建筑的影响本质上可以归为热影响； 可以用物理处理来代替模拟火灾对钢结构建筑的影响； 此外，对于一些重要的建筑，可能还需要考虑防火性能设计。 是的，有些人这样做；有些人这样做。 这种实验肯定比目前报道的这些实验的模型更合理、更准确； 做与不做，区别在于成本；

目前标准设计的一些假设仍需改进。 最大的问题是着火曲线、着火点的不确定性、环境影响的变化等，这些都与实际施工有关

然而，该规范是基于控制火灾下结构的应力损坏的方法。 方向一定要正确。 火灾是结构的意外荷载。 这与自然界的爆炸、冲击是一样的。 时间、地点、损害面和可持续性没有任何规则。 规范的标准曲线保守、一刀切，防火方法要求所有部件同时满足；

参加考试后，您将获得免费的机会来提高您的技能。

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