摘要：随着改革开放的不断深入和社会经济的迅速发展，城市建设日新月异，一些大跨度和超高层建筑物应运而生。为了满足建筑物跨度大和高度高的要求，钢结构应用越来越广泛。钢结构耐火极限低这一缺陷大大制约了钢结构的发展，为了满足钢结构的应用需求，一些新兴的防火材料和防火处理措施随之诞生。
关键词：建筑物 钢结构 防火处理
1 建筑物钢结构的现状及前景
1。1建筑物钢结构的现状
近年来，我国经济有了突飞猛进的发展，随着经济的发展带来了建筑业的空前繁荣，一些大跨度、超高层建筑应运而生。建筑物中运用钢结构种类越来越多，厂房、桥梁、住宅等，工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也越来越广泛运用轻钢结构。由于人类文化生活不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高，而钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构更是非常理想。目前世界上最高，最大的结构采用的都是钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构，如：世界第三高度420米的上海金茂大厦，具有国际领先水平的深圳赛格大厦72层、高度291米全部采用钢管混凝土柱，采用国产钢材、国内设计、施工的大连世贸中心，跨度216米的公路铁路两用低塔斜拉桥——芜湖长江大桥，上海宝钢大型轧钢厂房，正在建设中的大跨悬束桥润扬长江大桥跨度1490米，上海卢浦大桥箱型钢拱跨度达550米，345米高的跨长江输电铁塔等，咸阳市也建成了西北地区首座钢结构商住楼丽彩广场C座，三十二层，建筑高度98米，成为现代咸阳的标志性建筑。随着钢结构的发展，我国低层、多层及轻钢结构运用越来越广泛，高层及超高层和大跨度钢结构也有了较大发展。
1。2建筑物钢结构的前景
从美国、日本、欧洲一些发达国家的经验看，建筑业即将成为钢材应用的主要市场。而目前 我国与之相比还有差距，这些差距将使我国钢结构行业存在着较大的发展空间、应用领域将不断扩大。根据国民经济建设，按每年递增7~9%速度发展，中国目前钢结构制造业年产量600~700万吨（包括工程建设和钢结构制品）的能力将迅速扩大，按发达国家钢结构产量占总钢材产量10%计算，中国钢结构的年产量应达到1700～2000万吨。钢结构领域不断扩大：西气东送，西电东输，南水北调，青藏铁路，2008年奥运会体育设施，2010年世博会在上海召开，钢结构住宅兴起、西部地区钢结构还刚开始、农村钢结构市场更有发展潜力。
钢铁和其他材料工业的发展为钢结构行业提供品质优良、规格齐全的材料。根据市场需求，今后二三年将有一批彩色钢板生产线建成、热轧h型钢也将增加一条生产线、大型冷弯机组也在筹划之中。到那时我国能自行生产彩色钢板100多万吨、热轧h型钢100多万吨及冷弯大中型矩形管（方管）、圆管，加上现有的焊接薄壁h型钢、中厚板、薄板及其他建筑钢材，完全可以满足钢结构行业发展的需要。配套使用的保温隔热、防腐材料、防火涂料、各种焊接材料及螺栓连接件等产品和技术不断创新提高。
钢结构行业将出现，一批有特色的有实力的专业设计院、研究所，年产量超过10万吨的大型钢结构制造厂，有几十家技术一流、设备先进的施工安装企业，上千家中小企业相互补充、协调发展，逐步形成较规范的竞争市场。经过10年左右钢结构行业的产值将从400-500亿元发展到1500亿元。
技术不断创新、专业人才脱颖而出。全行业开展课题研究，总结设计、制作、安装经验，组织国内外技术交流，促进钢结构技术不断创新和发展，钢结构的设计、制造、施工及管理将会有更大的进步。
随着经济的发展和建筑业的需求，我国钢结构与发达国家的差距将不断缩小，我国钢结构市场将有着广阔的前景。
2钢结构的优缺点
2。1钢结构的优点
钢结构之所以运用越来越广泛，这正是由于其自身巨大优点所决定的。钢结构具有许多优点：首先，重量轻、强度高。其次，抗震性能好，其延性比钢筋混凝土好。从国内外震后调查结果看，钢结构建筑倒塌数量最少的。 再次，钢结构构件在工厂制作，减少现场工作量，缩短施工工期，符合产业化要求。 第四，钢结构工厂制作质量可靠，尺寸精确，安装方便，易与相关部品配合。 还有就是钢材可以回收，建造和拆除时对环境污染较少。
总之，钢结构与传统的混凝土结构相比较，具有自重轻、强度高、抗震性能好，施工快等优点。适合于活荷载占总荷载比例较小结构，更适合于大跨度空间结构、高耸构筑物并适合在软土地基上建造。也符合环保与资源再利用的国策，其综合经济效益越来越为各方投资者所认同
2。2钢结构的缺点
与其存在的优点相比较，钢结构也存在其自身缺点，钢结构建筑耐火极限低，保温隔热性能差，容易腐蚀等。美国“9。11”事件后，钢结构的一大致命缺陷即抗高温软化能力很差的问题引起人们的普遍关注。钢结构通常在450～650℃温度中就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因过大的形变而不能继续使用，一般不加保护的钢结构的耐火极限为15分钟左右，与建筑物耐火极限标准差距很大，也正是这一缺点制约了钢结构的运用和发展。
3 建筑物钢结构的防火处理措施
要使钢结构材料在实际应用中克服防火方面的不足这一缺点，必须对其进行防火处理，其目的就是将钢结构的耐火极限提高到设计规范规定的极限范围。防止钢结构在火灾中迅速升温发生形变塌落，其措施是多种多样的，关键是要根据不同情况采取不同方法，如采用绝热、耐火材料阻隔火焰直接灼烧钢结构，降低热量传递的速度推迟钢结构温升、强度变弱的时间等。但无论采取何种方法，其原理是一致的。
我国的钢结构防火主要采用防火涂料、发泡防火漆和外包防火层等方法。对于外露的钢结构构件，如楼梯等多用涂料和漆料，采用10～40mm厚的涂料，耐火极限可达1。5～3h，而发泡漆的耐火时间一般为0。5h。对隐藏的构件，珍珠岩防火喷涂或采用防火板是经济有效的方法，30～40mm厚的喷涂可实现1。5h的耐火极限，并兼有一定的防腐能力。暴露钢构件一般采用耐腐蚀涂料或油漆防腐，由底漆和面漆组成。目前防腐涂料的有效期为10～20年，所以要定期重新涂刷。镀锌压型钢板本身具有一定的防腐能力，在用于楼盖时可借助于防火涂料解决防腐问题，但用于屋面和外墙面时还要涂以有机涂料，增加其耐久年限。
3。1防火涂料法
防火涂料法就是在钢结构上喷涂防火涂料以提高其耐火极限。目前，我国钢结构防火涂料主要分为薄涂型和厚涂型两类，即薄型（Ｂ类，包括超薄型）和厚型（Ｈ类）。薄型涂层厚度在7mm以下，在火灾时能吸热膨胀发泡，形成泡沫状炭化隔热层，从而阻止热量向钢结构传递，延缓钢结构温升，起到防火保护作用。其主要优点是：涂层薄，对钢结构负荷轻，装饰性较好，对小面积复杂形状的钢结构表面的工比厚型要容易；厚型涂层厚度为8-50mm，涂层受热不发泡，依靠其较低的导热率来延缓钢结构温升，起到防火保护作用。两者具有不同的性能特点，分别适用于不同场合，但是，无论那种产品均应通过国家检测机构检测合格，方可选用。
3。1。1防火涂料技术性能指标
薄涂型钢结构防火涂料技术性能指标：
粘性强度（Mpa）≥0。15
抗弯性 挠曲L/100 ，涂层不起层、脱落
抗震性 挠曲L/200 ，涂层不起层、脱落
耐水性（h）≥24
耐冻融循环性（次）≥15
耐火极限 涂层厚度（mm） 3 5。5 7
耐火时间不低于（h） 0。5 1。0 1。5
厚涂型钢结构防火涂料技术性能指标：
粘性强度（Mpa）≥0。04
抗压强度（Mpa）≥0。3
干密度（kg/m3）≤500
热导率［W/（m•；K）］≤0。1160（0。1kcal/ m•；h•；0C）
耐水性（h）≥24
耐冻融循环性（次）≥15
耐火极限 涂层厚度（mm）15 20 30 40 50
耐火时间不低于（h） 1。0 1。5 2。0 2。5 3。0
3。1。2钢结构防火涂料的选用规定
一、室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构及有装饰要求的钢结构，当规定耐火极限在1。5h及以下时，宜选用薄涂型钢结构防火涂料。
二、室内隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构，当规定其耐火极限在1。5h以上时，应选用厚涂型钢结构防火涂料。
三、露天钢结构，应选用适合室外用的钢结构防火涂料，用于保护钢结构的防火涂料应不含石棉，不用苯类溶剂，在施工干燥后应没有刺激性气味；不腐蚀钢材，在预定的使用期内须保持其性能。
3。1。3确定钢结构防火涂料涂层厚度的原则
钢结构防火涂料的涂层厚度，可按下列原则之一确定：
一、按照有关规范对钢结构不同构件耐火极限的要求，根据标准耐火实验数据选定相应的涂层厚度。
二、根据标准耐火试验数据，按照下列计算方法确定涂层的厚度。
钢结构防火涂料施用厚度计算：
在设计防火保护涂层和喷涂施工时，根据标准试验得出的某一耐火极限的保护层厚度，确定不同规格钢构件达到相同耐火极限所需的同种防火涂料的保护层厚度，可参照下列经验公式计算：
式中T1——待喷防火涂层厚度(mm)；
T2——标准试验时的涂层厚度(mm)；
W1——待喷钢梁重量(kg/m)；
W2——标准试验时的钢梁重量(kg/m)；
D1——待喷钢梁防火涂层接触面周长(mm)；
D2——标准试验时钢梁防火涂层接触面周长(mm)；
K——系数。对钢梁，K=1；对相应楼层钢柱的保护层厚度，宜乘以系数K，设K=1。25。
公式的限定条件为：W/D≥22，T≥9mm，耐火极限t≥1x。
3。2发泡防火漆法
防火漆是由成膜剂、阻燃剂、发泡剂等多种材料制造而成的一种阻燃涂料。防火漆与一般油漆相比，在物理性能方面基本一样，不同的是它干燥以后，漆膜本身不易燃烧，遇火时，能推迟火焰延烧到涂漆的可燃物上，具有一定的防火性能。据试验：将一般油漆与防火漆分别涂在木板上，干燥后，用同样的火焰烘烤，涂一般油漆的木板，不到２分钟就和油漆一道焦灼；而涂非膨胀惰气型防火漆的木板，２分钟后仅出现阴燃现象，静置３０秒后立即熄灭；涂膨胀惰气型防火漆的木板，即使烘烤１５分钟，连阴燃现象也未出现。由此可见，用防火漆涂于物体表面，一旦发生火灾，的确能在定时间里阻止火势蔓延，保护物体表面，从而为灭火战斗取宝贵的时间。
3。2。1防火漆施工工艺
A、将钢结构表面除锈后，刷涂一层铁红或红丹底漆，底层完全干燥后方可进行下一工序。 B、使用前将涂料搅拌均匀，基材表面清除干净，无油污、无尘土。 C、采用刷涂或喷涂，涂膜均匀，若涂料过稠可用专用稀料稀释。间隔6小时后刷第二遍，湿涂覆量≥500g/平方米。 D、涂料未用完，须将桶盖重新封严。
3。2。2防火漆施工注意事项
A、涂料所用溶剂为挥发性易燃物，施工时注意通风，严禁火种并采取必要的消防措施；B、涂料未实干前，禁止与水接触。
3。3外包防火层法
外包防火层法就是在钢结构外表添加外包层，可以现浇成型，也可以采用喷涂法。现浇成型的实体混凝土外包层通常用钢丝网或钢筋来加强，以限制收缩裂缝，并保证外壳的强度。喷涂法可以在施工现场对钢结构表面涂抹砂泵以形成保护层，砂泵可以是石灰水泥或是石膏砂浆，也可以掺入珍珠岩或石棉。同时外包层也可以用珍珠岩、石棉、石膏或石棉水泥、轻混凝土做成预制板，采用胶粘剂、钉子、螺栓固定在钢结构上。
外包防火层法通常应用于钢柱，其做法有：金属网抹50#砂浆保护，厚度为8mm，耐火极限达到0。8h；用加气混凝土作保护层，厚度为40mm时耐火极限为1。0h，当厚度为80mm时，耐火极限能够达到2。33h；用200#混凝土作保护层，保护层厚度为100mm时耐火极限能够达到2。85h；用普通粘土砖作保护层，厚度为120mm时耐火极限能够达到2。85h；用陶粒混凝土作保护层，保护层厚度为80mm时耐火极限能够达到3。0h。随着技术发展，用防火板作保护层技术越来越完善，应用越来越广。防火板钢结构防火保护主要用于耐火等级为一、二级的建筑物的钢柱、梁、楼板和屋顶承重构件，设备的承重钢框架、支架、裙座等钢构件进行包覆和屏蔽，以阻隔火焰和热量，降低钢结构的升温速率，将钢结构的耐火极限由0．25h提升到设计规范规定的耐火极限。其安装方法可采用粘结剂或钢件(如铁钉、铁箍)固定在钢构件上，在作包覆保护之前钢构件应先作防锈去污处理，并涂刷防锈漆。
4 结束语
当前世界各国的建筑结构正由土木结构、砖混结构、钢筋混凝土结构向钢结构快速发展，高层建筑物越来越多。建筑物一旦发生火灾，火并不能在短时间内扑灭，由于钢结构耐火极限低，如果不采取防火保护措施，将使建筑物迅速达到耐火极限，从而失去承载力，造成较大经济损失和人员伤亡。为了适应建筑业的发展和钢结构技术的迅速崛起，钢结构的防火保护措施得到了很大发展，一些新兴防火材料和高强热轧耐火钢材即将应用到钢结构中去。
