鋼結構的火災危險性及防火涂料保護目前，鋼結構已在建筑工程中發揮著獨特且日益重要的作用。鋼結構的發展帶來了解決環境問題的突破口。首先，鋼材是一種高強、高效能的材料，具很高的再循環價值，邊角料也有價值。其次，鋼結構抗震性能好，使用靈活，施工時既不需要耗費大量的木材、鋼模板和水，也不會產生強的噪音與空氣污染。再次，鋼結構的發展會帶動一系列輕質高強墻體材料的發展，并為綠色建材的發展創造條件。與鋼筋混凝土結構相比，更具有在“高、大、輕”三個方面發展的獨特優勢。最近在我國建筑工程領域中已經出現了產品結構調整，長期以來混凝土和砌體結構一統天下的局面正在發生變化，鋼結構以其自身的優越性引起業內關注，已經在工程中得到合理的、迅速的應用，現已廣泛運用于廠房、庫房、體育館、展覽館、機場機庫等工程。使得傳統建筑業的“秦磚漢瓦”向現代建筑業的“鋼筋鐵骨”邁進。更為可喜的是，隨著我國城鎮住宅建設的發展，鋼結構住宅作為一種綠色環保建筑，已被國家建設部列為重點推廣項目，現正在山東等地進行鋼結構住宅小區建造試點，這必將為鋼結構占領建筑市場開創新的領域。正是由于鋼結構的特點，目前超高層建筑、大空間建筑必須使用鋼材建造，我國現代高層民用建筑鋼結構1990年建成11幢。而90年代以來正在建造或設計的高層建筑鋼結構共約32幢，最高的達420米（已建世界第三，中國第一的高樓88層的上海金茂大廈為全鋼結構中國第一高樓金茂大廈是浦東陸家嘴黃金地區乃至上海的標志性建筑。金茂大廈共88層，高420.5米，單體建筑面積29萬平方米。）和正在施工中的亞洲第一高樓——上海環球金融中心、廣州遠洋商務大廈、北京新世紀的標志——世紀壇、九運會主體育場——廣州奧林匹克中心等城市標志性建筑，皆為大型鋼鐵結構營造。鋼材雖為非燃燒材料，但鋼不耐火，因為鋼材的導熱系數大（入=37.5W/m"k），比熱小（C=520J/kg"C），在火災時，強度隨著溫度上升而急劇下降。當溫度達到350°C、500°C、600°C時，鋼材的強度分別下降1/3、1/2、2/3。所以一般裸露鋼結構耐火極限只有十幾分鐘我國上世紀90年代初對裸露鋼梁的耐火極限進行了驗證，確認了I36b、I40b標準工字鋼梁的耐火極限分別為15min、16min。因此，當建筑采用無防火保護措施的鋼結構時，一旦發生火災，結構很容易遭到破壞。例如，2001年9月11日，震驚世界的“911事件”中被飛機撞毀的紐約世界貿易大樓姊妹樓，事后專家分析認為，其實飛機并沒有將大樓撞倒，而是由于飛機在撞到大樓的同時破壞了大樓鋼結構上的防火涂層，并爆炸起火，使得鋼結構暴露在熊熊烈火中，在一個多小時后，結構軟化，強度喪失，終于載不動如此沉重的負擔，轟然倒下，造成幾千人命喪廢墟，損失多達幾百億美元，對周邊地區的經濟造成了極大的危害；1998年5月5日，北京玉泉營環島家具城大火，結構防火未達標，造成1.3萬平米鋼結構輕體建筑全部倒塌，造成直接經濟損失達到人民幣2087萬；1969年12月19日上海文化廣場發生火災，在15分鐘左右的時間內，8600m2的鋼屋架全部倒塌，造成13死亡，140余人受傷的慘劇。此外，1970年8月5日，美國紐約賓館（地下3層，地上50層，鋼結構框架外包混凝土結構）第34層發生火災，33層至35層燒毀，死亡2人，燒傷50人，經濟損失約千萬美圓主體鋼結構損壞不大；1988年5月4日，美國洛杉磯市第一國際銀行（鋼結構62層）發生火災，有4個樓層被全部燒毀，直接經濟損失幾億美圓，由于用混凝土和金屬板條保護鋼結構，鋼梁和鋼柱沒有受到大的損壞；1990年英國一幢多層鋼結構建筑在施工階段發生火災，造成鋼柱、鋼梁和樓蓋鋼木行架的嚴重破壞；我國1960年2月18日，重慶天原化工廠鋼屋架廠房遇火災，20分鐘倒塌；1969年12月19日，上海文化廣場8600平米鋼屋架，15分鐘內全部塌落，經濟損失329萬，死亡13人，受傷140余人；1973年5月5日，天津市體育館鋼屋架，19分鐘倒塌；1986年2月8日，唐山市棉紡織廠鋼梁，20分鐘倒塌；1986年4月8日，北京高壓氣瓶廠鋼屋架，倒塌；1987年4月21日，四川江油電廠俱樂部鋼屋架，20分鐘倒塌；1993年，福建泉州一座鋼結構冷庫發生火災，造成3600平方米的庫房倒塌；1996年江蘇昆山市的一輕鋼結構廠房發生火災，4320平米的廠房燒塌；2001年5月27日，位于上海奉賢縣大葉公路的上海新美閣木制別墅有限公司的一座全鋼結構的廠房發生火災，過火面積達4000平方，死亡1人，直接經濟損失792240元人民幣，由于鋼結構未經任何防火處理，也未設噴淋保護，起火不久結構就坍塌。正是由于鋼結構的這一致命弱點，所以人們只得采用涂刷鋼結構防火涂料的方法來提高鋼結構的耐火極限，以達到保護人們的生命財產安全的目標。3.1鋼結構防火涂料有效保護案例1989年3月1日凌晨，在北京國際貿易中心B區宴會廳發生了一次意外火災，堆在大廳內的1000多立方的管道保溫材料被大火化為灰燼，大火持續了近3小時，大廳現澆混凝土樓板被燒蝕6厘米多厚，鋼筋全部外露，造成10多萬美元的直接經濟損失，但用防火涂料保護的大跨度鋼梁，經過3小時的火災，防銹漆顏色未變，沒有絲毫變形（設計耐火時間2小時），避免了一次包括大廈可能垮塌的重大經濟損失。1993年11月，安徽省馬鞍山市體育館火災中，經受1小時的火災考驗，噴有防火涂料的球節網架沒有變形。3.2、鋼結構防火涂料鋼結構防火涂料的類型可根據不同的方法來定義：從所用溶劑來分，可分為溶劑型和水基型鋼結構防火涂料；從使用范圍分，可分為室內和室外鋼結構防火涂料；根據防火機理分可分為非膨脹型和膨脹型鋼結構防火涂料；根據涂層厚度來分，可分為厚型、薄型、超薄型鋼結構防火涂料（見表1）。表1涂層厚度與耐火極限類型厚型薄型超薄型涂層厚度（mm）8?453?7小于3耐火極限（h）0.5?3.00.5?2.00.5?2.0鋼結構防火涂料各項性能指標依據國家標準GB14907-2002《鋼結構防火涂料》技術要求來判定產品質量合格，具體指標見表2。目前GB14907-94正在修訂，在廣泛征求意見的基礎上，新標準將對室外涂料及超薄型料的試驗方法和性能要求作專門規定，并對原標準內容作部分調整，使標準得到充實和完善。如室外涂料將規定耐久性（耐曝熱、耐濕熱、耐酸、耐堿、耐凍融循環、耐鹽霧腐蝕）檢驗，各類涂料增加腐蝕性技術要求，少數原有技術要求會被取消，如抗彎性、抗振性、熱導率等，但作為檢驗項目可繼續保留，由生產企業自行決定。表2鋼結構防火涂料各項性能指標

檢驗項目技術指標CB類B類H類耐火性能涂層厚度mmW3.03.0 5.5 7.08 15 20 30 40 50耐火極限h$0.50.5 1.0 1.50.5 1.0 1.5 2.02.5 3.0在容器中的狀態攪拌后應均勻，無結塊攪拌后應均勻，無結塊表干時間hW12W24初期干燥抗裂性無裂紋，如有其寬度不大于0.5mm無裂紋，如有其寬度不大于1.0mm粘結強度Mpa$0.15$0.04耐水性h$24$24耐凍融循環性次$15$15外觀與顏色與樣品相比無明顯差異抗彎性撓曲L/100,涂層不起層、脫落抗振性撓曲L/200,涂層不起層、脫落抗壓強度Mpa$0.3干密度kg/m3W500熱導率W/（m〃k）W0.116國家現行建筑設計防火規范：中華人民共和國國家標準《高層民用建筑設計防火規范》GB50045—95（1997年版）、中華人民共和國國家標準《建筑設計防火規范》GBJ16—87、中華人民共和國國家標準《建筑室內裝修設計防火規范》GB50222—95對鋼結構的耐火極限要求見表3。表3鋼結構的耐火極限要求建筑物耐火等級高層民用建筑一般工業與民用建筑柱梁樓板與屋頂承重構件支承多層的柱支承單層的柱梁樓板屋頂承重構件疏散樓梯一級2.502.001.503.002.502.001.501.501.50二級2.501.501.002.502.001.501.000.501.00三級2.502.001.000.501.00四級0.500.500.253.2.1幾種鋼結構防火涂料（1）超薄型鋼結構防火涂料該類鋼結構防火涂料主要是溶劑型為主，具有很好的裝飾和理化性能，受火時膨脹發泡形成致密、強度高的防火隔熱層，該防火隔熱層極大地延緩了被保護鋼材的溫升，提高了鋼結構構件的耐火極限。超薄膨脹型鋼結構防火涂料一般使用在耐火極限要求在2.0小時以內的建筑鋼結構上。如可對一類建筑物中的梁樓板與屋頂承重構件，及二類建筑中的柱、梁、樓板等進行有效防火保護。近年來，輕型鋼結構在工程中的應用倍受青睞，各種輕鋼梁、網架等到也可用該類型防火涂料進行防火保護。由于該類防火涂料涂層超薄，工程中使用量較厚型、薄型鋼結構防火涂料大大減少，從而降低了工程總費用，又使鋼結構得到了有效的防火保護，是目前消防部門大力推廣的品種。但迄今為止，該類產品不管是國內，還是國外，都只開發出室內型產品，開發性能優異的室外超薄型防火涂料是目前國內外業內人士的共同目標。（2）薄型鋼結構防火涂料此類鋼結構防火涂料主要是水溶型為主，具有較好的裝飾和理化性能，受火時能膨脹發泡，以膨脹發泡所形成的耐火隔熱層延緩鋼材的溫升，保護鋼構件。薄涂型防火涂料由粘合劑、催化劑、發泡劑、碳化劑、填料、纖維及改性劑等組成，要求選用的乳液聚合物必須對鋼基材有良好的附著力、耐久性和耐水性。涂層的粘結力強、抗振動和撓曲性好，涂層薄、重量輕，特別適用于耐火極限要求在1.5小時以下的室內裸露鋼結構、輕型層蓋鋼結構及有裝飾要求的鋼結構。（3）厚型鋼結構防火涂料該類防火涂料在火災中利用材料粒狀表面，密度較小，熱導率低或涂層中材料的吸熱性，延緩鋼材的溫升，保護鋼材。這類防火涂料是用合適的無機膠結料（如水玻璃、硅溶膠、磷酸鋁鹽、耐火水泥等），再配以無機輕質絕熱骨料材料（如膨脹珍珠巖、膨脹蛭石、海抱石、漂珠、粉煤灰等）、防火添加劑、化學藥劑和增強材料（如硅酸鋁纖維、巖棉、陶瓷纖維、玻璃纖維等）及填料等混合配制而成，具有成本較低的優點。施工常采用噴涂，適用于耐火極限要求在2h以上的室內隱蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構。如：高層民用建筑的柱、一般工業與民用建筑中的支承多層的柱的耐火極限均應達到3小時，需采用該厚型防火涂料保護。厚型防火涂料按使用環境來分，有室內和室外兩種類型。鋼結構防火涂料施工為貫徹執行國家有關防火標準，中國工程建設標準化協會發布了CECS24:90《鋼結構防火涂料應用技術規范》（以下簡稱技術規范），它對鋼結構防火涂料的施工、涂層厚度及工程驗收等作出了規定。鋼結構防火涂料是一類重要的消防安全材料，防火噴涂施工質量的好壞直接影響防火性能與使用效果。鋼結構防火噴涂保護，應由經過培訓合格的專業施工隊施工，或者在研制該防火涂料的工程技術人員指導下施工，以確保工程質量。通常情況下，應在鋼結構安裝就位，與其相連的吊桿、馬道、管架及其它相連的構件安裝完畢，并經驗收合格后，才能進行噴涂施工。如若提前施工，對鋼構件實施防火噴涂后，再進行吊裝，則安裝好后應對損壞的鋼結構的接點進行補噴，噴涂前，鋼結構表面的塵土、油污、雜物等應清除干凈，同時鋼結構的表面應進行除銹，并根據使用要求確定防銹處理。防火涂層厚度的確定工程設計中是根據防火涂料涂敷在I36b工字鋼梁上耐火試驗得出的耐火極限數據以及防火規范規定的耐火極限要求確定防火涂層的厚度，但實際鋼結構構件與試件的規格并不相符。在“技術規范”中提供了美國的試驗室提出的計算公式并作了簡化，使之從只能折算鋼梁的涂層厚度，擴大到可以折算鋼柱的涂層厚度。當用厚涂型防火涂料(即W1/D1>22,T1>9mm).耐火極限t>lh時，其計算式如下：式中T1—待保護涂層厚度，mmT2一標準試件涂層厚度，mmW]—待保護鋼梁質量，kg/mW2—標準試驗時鋼梁質量，kg/mD]—待保護鋼梁涂層接觸面周長，mmD2—標準試驗時鋼梁涂層接觸面周長，mmK—系數，對鋼梁取1,對相應樓層鋼柱取1