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　　一、引言
　　
　　與其他建筑結構形式相比，鋼結構具有強度高、自重輕、使用空間大、靈活性好、施工進度快等優(yōu)勢，廣泛地應用于各種建設工程。目前，國內(nèi)外鋼結構建筑發(fā)展迅速，體育場館、寫字樓、商場、工業(yè)廠房等已大量采用鋼結構。然而，鋼材雖為非燃燒材料，但溫度為40℃時，鋼材的屈服強度將降至室溫下的一半；溫度達到60℃時，鋼材幾乎喪失其全部強度和剛度。因此，當鋼結構防火保護措施不利時，一旦發(fā)生火災其承載能力將下降，變形迅速增加，可能會在較短時間內(nèi)就達到極限狀態(tài)而發(fā)生破壞。
　　
　　二、鋼結構火災及其危害
　　
　　在2001年的“9.11”恐怖襲擊事件中，由于飛機撞擊引起大火，致使紐約世界貿(mào)易中心兩棟110層、高411m、用鋼7.5×104t的鋼結構大樓倒塌，造成2，308人死亡。1967年美國蒙哥馬利市的某飯店發(fā)生火災，鋼結構屋蓋被燒塌。1970年美國高達50層的紐約第一貿(mào)易辦公大樓發(fā)生火災，樓蓋鋼梁被燒扭曲10cm左右。1984年美國費哈里森大樓火災，鋼桁架結構坍塌，且不同程度地殃及到附近17幢建筑。我國因火災造成鋼結構損毀或倒塌的事故達數(shù)十起，國內(nèi)鋼結構火災情況見表1。（表1）
　　火災造成的結構破壞，除造成人員傷亡以及直接經(jīng)濟損失外（結構損失），還可能造成更大的間接經(jīng)濟損失（如工廠停工）。如，2003年上海大眾汽車制動器廠發(fā)生火災，因鋼結構廠房的破壞，使工廠停產(chǎn)致使大眾汽車生產(chǎn)線的汽車總裝受到影響。國內(nèi)外統(tǒng)計表明，火災引起結構失效造成的間接經(jīng)濟損失，約為火災直接經(jīng)濟損失的3倍。
　　
　　三、火災下建筑鋼結構破壞機理
　　
　　從著名的英國BER Cradintgon鋼結構火災實驗中總結出以下幾點：
　　第一，高溫使鋼材的彈性模量降低，結構剛度下降；
　　第二，高溫使材料強度降低，甚至熔化，導致結構承載能力下降；
　　第三，構件內(nèi)部不均勻升溫，使構件內(nèi)部以及整個建筑結構中產(chǎn)生不均勻的熱膨脹，從而使構件內(nèi)部及整個結構中產(chǎn)生很大的附加應力。
　　這三個方面的共同作用，導致建筑構件變形增大、開裂、屈曲、破壞，甚至局部或整體倒塌。
　　
　　四、建筑鋼結構防火保護方法
　　
　　鋼結構建筑的防火保護措施分為主動式和被動式兩大類：
　　（一）主動防火措施
　　1、建筑物的防火安全設計。目前，鋼結構建筑應用廣泛，主要有民用建筑、高層建筑、工業(yè)廠房、庫房等。在不同的建筑內(nèi)，容易起火的部位不同，火災和煙氣的蔓延規(guī)律也有很大的差別。因此，火災安全的要求重點也有所區(qū)別，應根據(jù)鋼結構建筑使用特點來確定鋼結構的防火安全要求。一般進行建筑防火安全設計中需考慮如下問題：根據(jù)建筑物使用中的火災危險性采取相應的耐火等級的建筑結構，以及設置適宜的防火分隔；建筑物內(nèi)部設置適當?shù)幕馂奶綔y報警、自動滅火、防煙排煙等設備，并綜合考慮與室內(nèi)通風、取暖、空調(diào)及其他電氣設備的搭配等。
　　
　　2、火災探測報警技術。火災探測報警系統(tǒng)包括探測器和報警控制器兩大基本部分。根據(jù)所探測的火災參數(shù)的不同，火災探測器劃分為感溫、感煙和感光（火焰）、氣體和復合式等型式。
　　3、煙氣控制技術。建筑物發(fā)生火災后，有效的煙氣控制是保護人們生命財產(chǎn)安全、減少進一步損失的重要手段。控制煙氣一般有兩種方式：擋煙和排煙。很多大規(guī)模的建筑，其煙氣控制往往是幾種方法的有機結合。排煙形式的合理與否，不僅關系到煙氣控制的效果，還有很大的經(jīng)濟意義。
　　4、噴水滅火和其他滅火技術。目前，常用的滅火系統(tǒng)包括噴水滅火系統(tǒng)、水霧滅火系統(tǒng)、二氧化碳滅火系統(tǒng)、泡沫滅火系統(tǒng)以及千粉滅火系統(tǒng)和鹵代烷滅火系統(tǒng)，其各有適用范圍和優(yōu)缺點。從機理上分，主要包括：隔離、冷卻、窒息和抑制等，如表2所示。（表2）
　　（二）被動防火措施
　　1、疏導法和截流法。鋼結構被動防火從熱量傳輸原理歸納起來主要有兩大類：截流法和疏導法，如噴涂法、包封法、屏蔽法、水噴淋法、充水冷卻法等。這些防火措施各有優(yōu)缺點，根據(jù)國內(nèi)外工程實踐，主要以噴涂法為主，包封法次之。
　　截流法與疏導法的目的，都是為了使構件在規(guī)定的時間溫度升高不超過其臨界溫度。截流法是通過阻止熱量向構件傳輸來達到目的，而疏導法允許熱量傳到構件上，再把熱量導走來實現(xiàn)目的。
　　2、防火涂料在鋼結構防火中的應用。目前，鋼結構防火涂料是鋼結構防火保護的主要選材，按照其厚度可分為：厚涂型、薄涂型和超薄型鋼結構防火涂料。但是，鋼結構防火涂料存在價位高、裝飾性差等缺點，而且隨著保護時間的增長，會使其綜合性能下降，降低其防火能力。
　　3、防火板材在鋼結構防火中的應用。鋼結構防火用板材分為兩類：一類是密度大、強度高的薄板；一類是密度較小的厚板。防火薄板的特點是密度大、強度高、導熱系數(shù)大，使用厚度一般為6～15mm之間，主要用作輕鋼龍骨隔墻的面板、吊頂板（又統(tǒng)稱為罩面板），以及鋼梁、鋼柱經(jīng)厚型防火涂料涂覆后的裝飾面板。防火厚板的特點是密度小、導熱系數(shù)低，其厚度可按照耐火極限需要確定，大致在20～50mm之間。由于本身具有優(yōu)良的隔熱性，可直接用于鋼結構防火，提高耐火極限。這類板材主要有輕質(zhì)（或超輕質(zhì)）硅酸鈣防火板以及膨脹蜓石防火板兩種。
　　4、噴涂法和包封法的比較。噴涂法施工簡便，無須復雜的工具即可施工，重量輕，而且不受構件的幾何限制，特別適用于輕鋼結構、網(wǎng)架結構和異形鋼結構等，是目前使用最多的鋼結構防火保護方法；包封法是用導熱系數(shù)小、熱容量大的防火板材或混凝土，對鋼結構采取保護的措施。該方法由于施工復雜，適用范圍較噴涂法小，使其應用得到了一定限制。但是，它在某些方面比噴涂法具有獨到的優(yōu)勢。隨著國內(nèi)外新型結構型防火板材的研制成功，包封法正逐步體現(xiàn)出自己的優(yōu)勢：耐火性能好，耐火極限高；性能穩(wěn)定，持久可靠；安全性好；經(jīng)濟效益好。