钢结构建筑防火研究连载4次，从8方面总结，助力建筑设计人

在钢结构建筑项目的设计过程中，建筑设计师们普遍面临对钢结构防火知识掌握不够充分的问题，这导致他们对项目产生担忧和畏惧心理。为此，本文将分四次连载，从八个不同角度对防火问题进行系统总结，旨在为大家提供有益的参考。

钢结构，由钢板、各种型钢如工字钢、H型钢、槽钢、角钢等，以及钢管等不同钢材组成，通过焊接、螺栓连接或铆接等手段连接而成，形成一种承重结构体系。这种结构在建筑和工程领域扮演着至关重要的角色。它因其高强度、低自重、施工效率高、良好的塑性和韧性以及高度工业化等特点，被广泛采纳和应用。

钢结构存在的主要不足和难题包括：其耐腐蚀性能不佳，在潮湿或存在腐蚀性物质的环境中，钢材容易生锈，这就要求必须实施有效的防锈措施，如涂装、热浸镀锌等，而这些措施无疑会提升维护的代价。钢材的耐火性能不佳，即便本身不会燃烧，但在高达450至650摄氏度的温度下，其强度会迅速降低，丧失大部分承重能力。以美国911事件为例，这充分说明了防火保护措施（如使用防火涂料、防火板进行包覆、混凝土的包裹以及水冷却等）的必要性，然而这些措施也相应地提高了建筑成本。稳定性问题显著：由于钢材强度较高，构件的截面相对较细，因此在承受压力和弯曲时，容易出现整体或局部的失稳现象（即屈曲）。在设计中，必须严格限制构件的长细比和宽厚比，并且进行详尽的稳定性计算。

在建筑设计项目中，我们常会遇见多种建筑结构体系及其应用，其中包括：单层工业厂房通常选用门式刚架（轻型钢结构）或是排架结构（重型钢结构）作为其主体结构；这些结构体系主要由柱子、屋架或屋面钢梁、支撑系统（涵盖柱间支撑和屋盖支撑）、檩条、墙梁等构件构成；根据实际需求，还可能增加吊车梁、制动桁架或制动梁等部件。至于外围护结构，一般会采用压型钢板屋面板和墙面板。多层建筑采用钢框架结构，其梁柱节点均采用刚性连接；此外，还采用了钢框架与支撑结构相结合的方式，这种结构是由框架和中心支撑或偏心支撑共同构成的。关于其他结构体系的内容，此处不予详述。

以下内容主要对钢结构防火保护的具体方法、防火涂料的种类及其耐燃级别、膨胀（或非膨胀）型防火涂料的特性、防火涂料的选用标准、涂层厚度、典型钢构件的耐燃性能、防火规范要求以及相关价格等方面进行了系统性的归纳和总结。

一、钢结构的防火保护措施

《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017中，第4.1和第4.2节内容进行了详细规定。

钢结构防火防护可以采取以下任一方法，或者将这些方法中的若干种进行组合应用：

（1）、喷涂(抹涂)防火涂料；

（2）、包覆防火板；

（3）、包覆柔性毡状隔热材料；

（4）、外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体。

2、钢结构采用喷涂防火涂料保护时，应符合下列规定：

（1）、室内隐蔽构件，宜选用非膨胀型防火涂料；

在构建耐火极限超过1.5小时的构件时，不宜采用膨胀型防火涂料。

在室外或半室外环境中使用膨胀型防火涂料，必须挑选那些能够满足特定环境性能需求的产品。

（4）、非膨胀型防火涂料涂层的厚度不应小于10mm；

（5）、防火涂料与防腐涂料应相容、匹配。

3、钢结构采用包覆防火板保护时，应符合下列规定：

防火板必须采用不燃材质，并且在遭遇火焰的情况下，不应发生炸裂或形成穿透性的裂缝等状况。

防火板的覆盖设计需依据构件的具体形态及其所在位置特点，同时，必须实施一系列保障措施，确保其安装过程既牢固又稳固。

固定防火板的骨架和粘合材料必须是不易燃的物质。骨架需要便于与构件和防火板进行连接，而粘合剂在高温环境中应当维持一定的强度，同时确保防火板的覆盖层能够保持完整。

4、钢结构采用包覆柔性毡状隔热材料保护时，应符合下列规定：

（1）、不应用于易受潮或受水的钢结构;

（2）、在自重作用下,毡状材料不应发生压缩不均的现象。

钢结构在外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体进行保护的情况下，必须遵守以下要求：

若选择外包混凝土，其强度等级应至少达到C20标准。

在进行金属网抹砂浆作业时，所使用的砂浆强度应至少达到M5等级；金属丝网的网孔尺寸不应超过20毫米，金属丝的直径则应不少于0.6毫米；同时，砂浆的最小铺设厚度也不应少于25毫米。

（3）、当采用砌筑砌体时,砌块的强度等级不宜低于MU10。

二、对钢结构防火涂料的种类及其耐燃级别进行划分（关于其他三种防火防护手段的详细内容，请参考相应的规范和图集中的实施方法）。

1、分类：

依据《钢结构防火涂料应用技术规程》T/CECS24—2020的第2.0.5条款规定，钢结构防火涂料应当根据其应用环境、分散介质、防火作用原理以及成膜材料的不同，参照表2.0.5进行相应的分类。

也可以参照《钢结构防火涂料》GB 14907-2018的第4.1条款进行分类，不过这与《钢结构防火涂料应用技术规程》T/CECS24—2020的第2.0.5条款存在细微差别。两者在“使用场所”、“分散介质”以及“防火机理”的分类上保持一致，但在分类方式上有所调整，即新增了“按火灾防护对象分”这一项，同时取消了“按成膜物质分”这一项。

根据火灾防护对象的分类，可以分为以下几种：一是普通钢结构防火涂料，这种涂料适用于普通工业和民用建筑（或构筑物）的钢结构表面；二是特种钢结构防火涂料，它主要应用于特殊建筑（例如石油化工设施、变配电站等）的钢结构表面。

2、耐火性能分级：

《钢结构防火涂料》GB14907-2018的第4.2.1条款规定，该涂料的耐火极限被划分为几个等级，具体包括0.50小时、1.00小时、1.50小时、2.00小时、2.50小时以及3.00小时。

第4.2.2条：钢结构防火涂料耐火性能分级代号见表1。

3、型号及表示方法

钢结构防火涂料的型号标识采用GT字母；其特性标识中，N和W分别指代适用室内和室外的场所特性；S和R分别指代水性及溶剂型分散介质特性；P和F分别指代膨胀型与非膨胀型防火机理特性；而主要参数的标识则依照表1中的耐火等级标识进行表示。

钢结构防火涂料的型号编制方法如下：

示例1:

GT-NRP-FP1.50-A型号指的是适用于室内的溶剂型膨胀型钢结构防火涂料，其耐火等级为FP1.50，并拥有自定义代号A。

示例2:

GT-WSF-Ft2.00-B型号代表一种室外使用的、基于水基的非膨胀型防火涂料，其耐火等级达到Ft2.00，并且拥有一个自定义的代号B。