【摘要】随着我国经济的不断发展，建筑工程成为一项重要的经济来源之一，在建筑工程中，钢结构的性能对工程具有足够的影响意义，因为火灾而引起的钢结构的破坏会造成大量的损失，因此做好钢结构的抗火设计以及防火保护具有重要的作用意义。本文主要针对钢结构的抗火设计以及防火保护，进行了说明，提供设计参考。
　　【关键词】钢结构，抗火设计，防火保护
　　一.前言
　　近年来，因为火灾引起的钢结构破坏，生命财产安全得不到彻底的保证屡屡发生，探讨钢结构的抗火设计及防火保护至关重要。进行钢结构的抗火设计以及防火保护，可以避免钢结构在火灾中短时间因为温度破坏结构性能。下面将进一步探讨钢结构抗火设计及防火保护的相关内容。
　　二.传统钢结构抗火设计的缺陷
　　钢结构的耐火极限是指构件在标准耐火试验中，从受到火的作用时起，直到失去完整性或稳定性为止，这段所起到抵抗火作用的时间。耐火极限不仅是进行建筑物防火构造设计与制定灾后修复方案的科学依据，同样也是划分建筑物耐火等级的基础数据。
　　传统钢结构的耐火极限主要通过实验确定。当进行建筑结构防火设计时，对于钢结构构件主要通过实验数据的对比得出。但由于建筑物千变万化，而建筑抗火设计在要求本质上也各不相同，因此传统的抗火性能化设计科学性并不强，许多结构工程师对于结构抗火的性能化设计观念也比较淡薄。其缺陷具体体现在以下几点：
　　1.在规定的结构耐火极限需求方面没有直接反映出结构抗火设计，以保证人的生命安全为最重要的目标，而是根据火灾的危险性和建筑的重要性，对不同建筑中不同结构够的耐火极限要求进行统一规定，造成不必要的浪费或者无法满足人员逃生的需求。
　　2.在结构构件耐火能力的确定方面，没有充分考虑火灾升温以及结构整体作用对构件耐火能力的影响。在实际中，建筑真实火灾升温与标准火灾升温存在着差别。同时结构构件因周边其余构件的约束，其耐火能力往往与无约束的构件存在较大的差别。
　　3.在结构抗火设计要求方面，往往无法兼顾业主的要求。在结构抗火性能化设计中，对业主提出的结构完整度的要求，也应进行接受。
　　正是由于传统钢结构抗火性能化设计中的缺陷，结构抗火设计正逐渐从基于实验的传统方法，转变为基于性能的现代设计方法。
　　三.我国钢结构的抗火设计方法
　　依靠计算的钢结构的抗火设计方法为我国第一部的钢结构抗火设计的标准《上海市钢结构防火技术规程》(报批稿)所采用,它有效的克服了依靠试验中钢结构的抗火设计所存在的问题,其计算的过程如下：
　　1.设定一定的防火被覆厚度,采取确定的防火措施。
　　2.确定高温下的钢材料参数,通过计算结构中该构件的温度及外荷载作用下的内力。
　　3.计算构件在一定的防火措施及耐火极限条件下内部的温度。
　　4.进行荷载的效应组合
　　
　　式中
　　γG―――永久荷载的分项系数,取1.0；
　　γQi―――楼面或屋面的活载分项系数,取0.7；
　　γw―――风载的分项系数,取0或0.3,选不利情况；
　　γF―――温度效应的分项系数,取1.0；
　　S―――荷载的组合效应；
　　Gk―――永久荷载的标准值；
　　Qik―――楼面或屋面的活标准值；
　　Wk―――风载的标准值；
　　T―――构件或结构的温度变化(考虑温度的效应)；
　　CG、CQi、CW、CF―――永久的荷载、楼面或屋面活载、风载和温度的效应系数。
　　5.根据构件及受载的类型,进行构件的耐火承载力极限状态的验算。验算要求:S≤R式中,R为按3确定的温度条件下的构件的极限承载力。
　　6.如果设定的防火被覆厚度过大或过小,可将防火被覆的厚度进行调整,重复上述1―5。
　　四.钢结构设计中的防火设计方法探析
　　钢结构的防火保护措施可以分为主动防火和被动防火两大类。
　　主动防火是指采用直接的措施来限制火灾发生和发展的技术，如建筑物的烟气控制技术、防火安全设计技术、火灾探测报警技术、喷水灭火或其他灭火技术等。
　　被动防火主要指采用间接的措施延缓钢构件到达临界温度的时间，如提高建筑构件耐火性能、钢结构防火涂料保护法、防火板保护法、混凝土防火保护法、内部通水冷却法、设置卷材保护法等，它们通过阻断热流或减小热流传播速度来为钢结构提供了足够的耐火时间，由于被动防火施工方便从而受到人们的普遍欢迎，而以前三种方法应用较多。有的技术同时具有主动防火和被动防火，如针对建筑物的火灾防治做出总体规划，应用各类消防技术，但主要体现在主动防火。
　　1.喷涂防火涂料法
　　喷涂防火涂料法是一般钢结构设计方法中的主要方法，其设计的原理通过在钢结构表面涂抹一层防火涂料从而阻滞火灾发生时热量的传递，延迟钢结构丧失承载力的时间，为火灾的营救提供了更多的时间。防火涂料一般具有很好的隔热性，具有一定得粘结强度，在正常使用、装修以及火灾发生时的温度条件下不会脱落，且具有一定的抗冲击能力，对钢材不具有腐蚀性，也不含有对人体健康造成危害的化学物质。喷涂防火涂料方法由于其施工工艺简单，防火效果良好，为设计师们所普遍采用。
　　2.防火板阻隔法
　　防火板阻隔法多用于大型的钢结构建筑，它的原理就是利用耐火材料制成耐火板，并将其机械的固定于钢结构四周，由于耐火板的隔热性，阻滞了火灾时温度的传递，延缓了钢结构在高温下条件下的屈服时间，从而为火灾营救争取充分的时间。防火板隔热方法尤其优点也有其缺点。优点是其采用的耐火材料对人体无害，由于大批量的应用也可以工业化生产，工业化生产的耐火板尺寸统一，整齐美观，耐火时间长，可达4小时；缺点是现场施工速度较慢，工艺流程较多、较复杂，相比较喷涂防火涂料法而言，显然在工期上要有所不足。因此一般大型的，重要的钢结构才采用这种方法，且一般为钢柱使用，尺寸统一，施工相对简单些。
　　3.充水法
　　充水法是钢结构防火设计方法中很有效的一种方法，其原理是在钢结构设计时，在钢结构中预留孔隙，在施工后将水注入孔隙，一边注水，一边抽水，保证水体在钢结构内部循环，这样当火灾发生时，由于水体的循环将钢结构温度带走，阻滞其温度的上升，从而延长其丧失承载力的时间，有效地为火灾营救赢得时间。这种方法造价低廉，但是需要专人维护，钢结构生产过程中还需要预留孔隙，对孔隙的密封性，和钢结构的耐腐蚀性要求相当高，因此运行维护较困难，技术含量高，运行费用也很高，一般的钢结构防火设计中很少采用。
　　4.浇筑混凝土法或砌砖法
　　浇筑混凝土法是在钢结构安装好以后采用在钢结构四周浇筑混凝土的方法来阻滞火灾发生时的热量传递。由于混凝土和钢结构粘结不牢固，一般还需采用钢筋或者钢丝网等加强措施，以增加钢结构和混凝土的连接，同时也增加了混凝土与钢结构联合体的强度。这种方法混凝土的防护层具有高强度和耐冲击性占用空间较大等特点，一般适用于容易碰撞、无保护面板的停车棚，或者钢结构厂房中的钢柱防火保护。
　　除在钢结构四周浇筑混凝土之外，还可以在钢结构四周砌筑砖块，减缓钢结构在火灾时达到耐火极限。此种方法与前者相似，就不再介绍了。
　　5.复合保护法
　　在一些钢结构建筑需要装饰装修时，一般采用复合保护法。其一般做法为在紧贴钢板处首先喷涂防火涂料或黏贴柔性毡状隔热材料，然后在使用防火薄板作罩面板。这样就增加了钢结构的可装饰性和美观性，使钢结构建筑更加适宜居住。这种方法一般在钢结构住宅中使用较多。
　　五.结束语
　　综上所述，钢结构抗火设计及防火保护在建筑工程中的应用越来越广泛，是钢结构建筑设计中的一个重要环节，这就需要相关工作者不断的努力突破，完善并得到最佳的抗火设计方案和防火保护。
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