1.鋼結構最致命的弱點是鋼的耐火性能非常差，鋼的內部晶體組織對溫度非常敏感，溫度升高或者降低都會使鋼材性能發(fā)生變化，鋼結構通常在450℃～650℃時就會失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因變形過大而不能繼續(xù)使用。
從鋼材的機械性能與溫度的關系可以得出，總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材的強度降低,變形增大。在200℃以內，鋼材性能沒有很大變化；430℃～540℃之間強度急劇下降；600℃時強度很低不能承擔荷載，此外在250℃附近有蘭脆現(xiàn)象，約260℃～320℃時有徐變現(xiàn)象。
蘭脆現(xiàn)象指溫度在250℃左右的區(qū)間內，抗拉強度局部性提高，屈服強度有所回升，強度提高而塑性降低，材料有轉脆現(xiàn)象。
徐變現(xiàn)象指在260℃～320℃的區(qū)間內，在應力持續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的現(xiàn)象。結合200℃以內材料性能無大變化的性能看，結構表面所受輻射溫度應不超過200℃，目前鋼結構行業(yè)規(guī)定這個溫度以150℃為宜，超過這一溫度就應該采取防火隔熱保護。
鋼材雖然是不燃材料，但在火災高溫作用下，其力學性能如屈服強度、彈性模量等卻會隨溫度升高而降低，在550℃左右時，降低幅度更為明顯，一般在15分鐘左右就會喪失承重能力而垮塌。國內外鋼結構建筑物的火災案例都證明，發(fā)生火災后20分鐘以內就把建筑物燒垮，最后形成一片廢墟。1969年12月上海文化廣場火災，1972年8月北京二七機車車輛廠纖維板車間火災，1973年5月天津市體育館火災，都曝露了鋼結構耐火性能差的致命弱點。
由于鋼結構耐火能差，在火災高溫作用下很快失效倒塌，耐火極限僅15分鐘，若采取措施，對鋼結構進行保護，使其在火災時溫度升高不超過臨界溫度，鋼結構在火災中就能保持穩(wěn)定性，對鋼結構采取的保護措施，從原理上來講，主要可劃分為兩種：截流法和疏導法。 2.1. 截流法 截流法的原理是截斷或阻滯火災產生的熱流量向構件的傳輸，從而使構件在規(guī)定的時間內溫升不超過其臨界溫度。其作法是構件表面設置一層保護材料，火災產生的高溫首先傳給這些保護材料，再由保護材料使給構件。由于所選材料的導熱系數(shù)較小，而熱容又較大，所以能很好地阻滯熱流向構件的傳輸，從而起到保護作用。截流法又分為噴涂法、包封法、屏蔽法和水噴淋法。 2.1.1. 噴涂法 噴涂法是用噴涂機具將防火涂料直接噴在構件表面，形成保護層。鋼結構防火涂料按所使用的膠粘劑的不同可分為有機防火涂料和無機防火涂料兩類，按涂層厚度分為薄涂型和厚涂型兩類，薄涂型鋼結構涂料涂層厚度一般為2～7mm，有一定裝飾效果，高溫時涂層膨脹增厚，具有耐火隔熱作用，耐火極限可達0.5～1.5小時，這種涂料又稱綱結構膨脹防火涂料。厚涂型鋼結構防火涂料厚度一般為8～20mm，粒狀表面，密度較小，導熱系數(shù)低，耐火極限可達0.5～3.0小時，這種涂料又稱鋼結構防火隔熱涂料。 鋼結構防火涂料的防火原理有三個：一是涂層對鋼基材起屏蔽作用，使鋼結構不至于直接暴露在火焰高溫中。二是涂層吸熱后部分物質分解放出的水蒸汽或其他不燃氣體，起到消耗熱量、降低火焰溫度和燃燒速度、稀釋氧氣的作用。三是涂層本身多孔輕質和受熱后形成碳化泡沫層，阻止了熱量迅速向鋼基材傳遞，推遲了鋼基材強度的降低，從而提高了鋼結構的耐火極限。 薄涂型鋼結構防火涂料的主要品種有：LB、SG—1、SB—2、SS—1鋼結構膨脹防火涂料。厚涂型鋼結構防火涂料主要品種有：LG鋼結構防火隔熱涂料、STI—A、JG276、ST—86、SB—1、SG—2鋼結構防火涂料等。 在噴涂鋼結構防火涂料時，噴涂的厚度必須達到設計值，節(jié)點部位宜適當加厚，當遇有下列情況之一時，涂層內應設置與鋼結構相連的鋼絲網(wǎng)，以確保涂層牢固。 ——承受沖去振動的梁 ——設計層厚度大于40mm寸 ——粘貼強度小于0.05MPa的涂料 ——腹板高度大于1.5m的梁 噴涂法適用范圍最為廣泛，可用于任何一種鋼構件的耐火保護。 2.1.2. 包封法 包封法就是在鋼結構表面做耐火保護層，將構件包封起來，其具體做法有： 2.1.2.1. 用現(xiàn)澆混凝土作耐火保護層。所使用的材料有混凝土、輕質混凝土及加氣混凝土等。這些材料既有不燃性，又有較大的熱容量，用作耐火保護層能使構件的升溫減緩。由于混凝土的表層在火災高溫下易于剝落，可在鋼材表面加敷鋼絲網(wǎng)，進一步提高其耐火的性能。 2.1.2.2. 用砂漿或灰膠泥作耐火保護層。所使用的材料一般有砂漿、輕質巖漿、珍珠巖砂漿或灰膠泥、蛭石砂漿或石灰膠泥等。上術材料均有良好的耐火性能，其施工方法常為金屬網(wǎng)上涂抹上述材料。 2.1.2.3. 用礦物纖維。其材料有石棉、巖棉及礦渣棉等。具體施工方法是將礦物纖維與水泥混合，再用特殊噴槍與水的噴霧同時向底子噴涂，構成海綿狀的覆蓋層，然后抹平或任其呈凹凸狀。上述方式可直接噴在鋼構件上，也可以向其上的金屬網(wǎng)噴涂，且以后者效果較好。 2.1.2.4. 用輕質預制板作耐火保護層。所用材料有輕質混凝土板、泡沫混凝土板、硅酸鈣成型板及石棉成型板等等，其做法是以上述預制板包覆構件，板間連接可采用釘合及粘合。這種構造方式施工簡便而工期較短，并有利工業(yè)化。同時，承重（鋼結構）與防火（預制板）的功能劃分明確，火災后修復簡便且不影響主體結構的功能，因而具有良好的復原性。 2.1.3. 屏蔽法 屏蔽法是把鋼結構包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內，在鋼梁、鋼屋架下作耐火吊頂，火災時可以使鋼梁、鋼屋架的升溫大為延緩，大大提高鋼結構的耐火能力，而且這種方法還能增加室內的美觀，但要注意吊頂?shù)慕涌p、孔洞處應嚴密，防止竄火。 2.1.4. 水噴淋法 水噴淋法是在結構頂部設噴淋供水管網(wǎng)，火災時，自動啟動（或手動）開始噴水，在構件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，從而起到保護作用。 由上述可知，這些方法的共同特點是設法減小傳到構件的熱流量，因而稱之為截流法。 2.2. 疏導法 與截流法不同，疏導法允許熱量傳到構件上，然后設法把熱量導走或消耗掉，同樣可使構件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護作用。 疏導法目前主要是充水冷卻保護這一種方法。該方法是在空心封閉截面中（主要是柱）充滿水，火災時構件把從火場中吸收的熱量傳給水，依靠水的蒸發(fā)消耗熱量或通過循環(huán)把熱量導走，構件溫度便可保持在100℃左右。從理論上講，這是鋼結構保護最有效的方法。該系統(tǒng)工作時，構件相當于盛滿水被加熱的容器，象燒水鍋一樣工作。只要補充水源，維持足夠水位，而水的比熱和氣化熱又較大，構件吸收的熱量將源源不斷地被耗掉或導走。 冷卻水可由高位水箱或供水管網(wǎng)或消防車來補充。蒸氣由排氣口排出。當柱高度過大時，可分為幾個循環(huán)系統(tǒng)，以防止柱底水壓過大，為防止銹蝕或水的冰結，水中應摻加阻銹劑和防凍劑。 水冷卻法既可單根柱自成系統(tǒng)，又可多根柱聯(lián)通。前者僅依靠水的蒸發(fā)耗熱，后者既能蒸發(fā)散熱，還能借水的溫差形成循環(huán)，把熱量導向非火災區(qū)溫度較低的柱。 ——消防安全，人人有責
2. 鋼結構的耐火保護方法
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