一、引言
　　
　　與其他建筑結(jié)構(gòu)形式相比，鋼結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)度高、自重輕、使用空間大、靈活性好、施工進(jìn)度快等優(yōu)勢(shì)，廣泛地應(yīng)用于各種建設(shè)工程。目前，國內(nèi)外鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展迅速，體育場(chǎng)館、寫字樓、商場(chǎng)、工業(yè)廠房等已大量采用鋼結(jié)構(gòu)。然而，鋼材雖為非燃燒材料，但溫度為40℃時(shí)，鋼材的屈服強(qiáng)度將降至室溫下的一半；溫度達(dá)到60℃時(shí)，鋼材幾乎喪失其全部強(qiáng)度和剛度。因此，當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施不利時(shí)，一旦發(fā)生火災(zāi)其承載能力將下降，變形迅速增加，可能會(huì)在較短時(shí)間內(nèi)就達(dá)到極限狀態(tài)而發(fā)生破壞。
　　
　　二、鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)及其危害
　　
　　在2001年的“9.11”恐怖襲擊事件中，由于飛機(jī)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(jié)構(gòu)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(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)屋蓋被燒塌。1970年美國高達(dá)50層的紐約第一貿(mào)易辦公大樓發(fā)生火災(zāi)，樓蓋鋼梁被燒扭曲10cm左右。1984年美國費(fèi)哈里森大樓火災(zāi)，鋼桁架結(jié)構(gòu)坍塌，且不同程度地殃及到附近17幢建筑。我國因火災(zāi)造成鋼結(jié)構(gòu)損毀或倒塌的事故達(dá)數(shù)十起，國內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)情況見表1。（表1）
　　火災(zāi)造成的結(jié)構(gòu)破壞，除造成人員傷亡以及直接經(jīng)濟(jì)損失外（結(jié)構(gòu)損失），還可能造成更大的間接經(jīng)濟(jì)損失（如工廠停工）。如，2003年上海大眾汽車制動(dòng)器廠發(fā)生火災(zāi)，因鋼結(jié)構(gòu)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(jì)表明，火災(zāi)引起結(jié)構(gòu)失效造成的間接經(jīng)濟(jì)損失，約為火災(zāi)直接經(jīng)濟(jì)損失的3倍。
　　
　　三、火災(zāi)下建筑鋼結(jié)構(gòu)破壞機(jī)理
　　
　　從著名的英國BER Cradintgon鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出以下幾點(diǎn)：
　　第一，高溫使鋼材的彈性模量降低，結(jié)構(gòu)剛度下降；
　　第二，高溫使材料強(qiáng)度降低，甚至熔化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)承載能力下降；
　　第三，構(gòu)件內(nèi)部不均勻升溫，使構(gòu)件內(nèi)部以及整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生不均勻的熱膨脹，從而使構(gòu)件內(nèi)部及整個(gè)結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生很大的附加應(yīng)力。
　　這三個(gè)方面的共同作用，導(dǎo)致建筑構(gòu)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(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法
　　
　　鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火保護(hù)措施分為主動(dòng)式和被動(dòng)式兩大類：
　�。ㄒ唬┲鲃�(dòng)防火措施
　　1、建筑物的防火安全設(shè)計(jì)。目前，鋼結(jié)構(gòu)建筑應(yīng)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(zāi)和煙氣的蔓延規(guī)律也有很大的差別。因此，火災(zāi)安全的要求重點(diǎn)也有所區(qū)別，應(yīng)根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)建筑使用特點(diǎn)來確定鋼結(jié)構(gòu)的防火安全要求。一般進(jìn)行建筑防火安全設(shè)計(jì)中需考慮如下問題：根據(jù)建筑物使用中的火災(zāi)危險(xiǎn)性采取相應(yīng)的耐火等級(jí)的建筑結(jié)構(gòu)，以及設(shè)置適宜的防火分隔；建筑物內(nèi)部設(shè)置適當(dāng)?shù)幕馂?zāi)探測(cè)報(bào)警、自動(dòng)滅火、防煙排煙等設(shè)備，并綜合考慮與室內(nèi)通風(fēng)、取暖、空調(diào)及其他電氣設(shè)備的搭配等。
　　
　　2、火災(zāi)探測(cè)報(bào)警技術(shù)�；馂�(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)包括探測(cè)器和報(bào)警控制器兩大基本部分。根據(jù)所探測(cè)的火災(zāi)參數(shù)的不同，火災(zāi)探測(cè)器劃分為感溫、感煙和感光（火焰）、氣體和復(fù)合式等型式。
　　3、煙氣控制技術(shù)。建筑物發(fā)生火災(zāi)后，有效的煙氣控制是保護(hù)人們生命財(cái)產(chǎn)安全、減少進(jìn)一步損失的重要手段�？刂茻煔庖话阌袃煞N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(jī)結(jié)合。排煙形式的合理與否，不僅關(guān)系到煙氣控制的效果，還有很大的經(jīng)濟(jì)意義。
　　4、噴水滅火和其他滅火技術(shù)。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(diǎn)。從機(jī)理上分，主要包括：隔離、冷卻、窒息和抑制等，如表2所示。（表2）
　�。ǘ�）被動(dòng)防火措施
　　1、疏導(dǎo)法和截流法。鋼結(jié)構(gòu)被動(dòng)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(dǎo)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(diǎn)，根據(jù)國內(nèi)外工程實(shí)踐，主要以噴涂法為主，包封法次之。
　　截流法與疏導(dǎo)法的目的，都是為了使構(gòu)件在規(guī)定的時(shí)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(gòu)件傳輸來達(dá)到目的，而疏導(dǎo)法允許熱量傳到構(gòu)件上，再把熱量導(dǎo)走來實(shí)現(xiàn)目的。
　　2、防火涂料在鋼結(jié)構(gòu)防火中的應(yīng)用。目前，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料是鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)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(jié)構(gòu)防火涂料。但是，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料存在價(jià)位高、裝飾性差等缺點(diǎn)，而且隨著保護(hù)時(shí)間的增長，會(huì)使其綜合性能下降，降低其防火能力。
　　3、防火板材在鋼結(jié)構(gòu)防火中的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)防火用板材分為兩類：一類是密度大、強(qiáng)度高的薄板；一類是密度較小的厚板。防火薄板的特點(diǎn)是密度大、強(qiáng)度高、導(dǎo)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(diǎn)是密度小、導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(fù)雜的工具即可施工，重量輕，而且不受構(gòu)件的幾何限制，特別適用于輕鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和異形鋼結(jié)構(gòu)等，是目前使用最多的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)方法；包封法是用導(dǎo)熱系數(shù)小、熱容量大的防火板材或混凝土，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采取保護(hù)的措施。該方法由于施工復(fù)雜，適用范圍較噴涂法小，使其應(yīng)用得到了一定限制。但是，它在某些方面比噴涂法具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)。隨著國內(nèi)外新型結(jié)構(gòu)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(shì)：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(jì)效益好。