钢结构防火涂料种类怎么选？别只查表，区分梁柱耐火极限才安全

有名言是这么说的: Fazlur Khan 认为, 火灾对钢结构来讲, 是最严峻的考验。所以防火设计这件事儿, 绝不能仅仅依赖于涂上一层涂料。而是要考虑的范围, 要从整个体系一直延伸到构件系统。

将钢材的温度加热到600℃这个数值, 钢材的屈服强度就会产生很大的下降幅度, 这时候建筑结构构件基本上就已经失去能够承受负荷的能力了, 在当下的很多结构设计师群体里, 存在一种认识上的错误想法, 他们把对于钢结构的防火保护这件事简化成了去查阅相关的表格数据以及套用特定的涂料厚度的步骤, 还认为只要把防护涂料均匀地喷涂在指定位置上面, 那么关于防火安全方面的所有问题就都能够得到完美的解决并被视为完成了任务, 而实际上关于钢结构的防火工作绝不仅仅是简单地把一层涂料刷涂上去这么简单, 这是一个需要钢结构单个构件、连接节点部位以及整体建筑结构体系三者之间相互配合并且协同行动的系统性工程过程。

需要依据那个《钢结构设计标准》, 也就是代码为GB50017-2017的标准, 参考第18.1.1条的规定, 应该要按照建筑的耐火等级, 去区分钢柱、钢梁、楼板、支撑构件, 分别确定它们的耐火极限, 其中, 钢柱的耐火极限要求是最严格的, 楼板排在其次, 然后是梁与支撑, 不可以全部按照同一个标准来取值。

18.第2.3条规定的内容里面对防火涂料该怎么选作出了非常明确的划分,超薄型涂料、薄型涂料以及厚型涂料适用的范围界限是绝对不能搞混的。对于那些耐火极限在2小时及以上的承重构件钢结构防火涂料种类, 必须选用厚型的非膨胀类防火涂料或者是采用防火板来进行保护, 千万不可以为了凑够厚度而盲目地去选用那种超薄的涂料。

18.在第2.5条之中, 重点地强调了要执行防火保护的全覆盖这一项原则。具体而言, 对于梁与柱的节点部位, 加劲肋部分, 连接板部分, 还有螺栓连接件的部位, 都绝对不允许有任何遗漏, 必须都要进行防护处理。

为什么会这样要求呢, 因为在火灾发生的时候, 螺栓和连接板这些部位的升温速度, 通常会比主体结构构件来得更快一些。如果节点先行发生了破坏的情况, 那么就会直接导致整个结构的垮塌。这是从大量的火灾事故复盘工作当中, 所得出的一个非常惨痛的教训。

<在>工程设计里面高频出现三类错误, 第一, <是>梁和柱直接套用最同样的涂料厚度这个地方忽略钢柱更高的耐火极限要求, 第二, 只保护粱、柱杆件节点和连接件不做防火变成整个体系的薄弱短板, 第三, 耐火极限大于或者等于两小时的构件误用超薄膨胀型涂料, <因为>超薄涂料依靠炭化层防护长时间高温下炭层易烧蚀不仅消防验收通不过还会埋下火灾安全隐患。

要把完整的系统防火设计, 分为构件层面、节点层面、结构体系层面, 这样才算是把三步工作都落实到位了。

在构件层面, 图纸不能只是简单地标注防火涂料的厚度。设计说明必须要把建筑耐火等级写清楚, 还要注明每个构件对应的设计耐火极限、涂料型号类别、干膜厚度, 以及材料检测要求, 同时明确不同截面系数对涂料厚度的修正情况, 对于相同的构件来说, 截面系数越大, 所需要的防护厚度就越高。

从节点层面来讲, 是要去那个严格地执行GB51249‑2017《建筑钢结构防火技术规范》里面的3.1.3条这个规定的。就是关于节点防火保护方面, 是按照相连构件的耐火极限的最高值来执行的。对于梁柱拼接节点、柱脚、檩托板、加劲肋、高强螺栓区域这些位置, 是一定要进行完整包覆的。

不能只是说只喷涂杆件母材, 螺栓、连接板是绝对不能外露的。针对空间桁架、网架这两个项目, 要把所有的球节点还有连接板都放进防火保护的范围里面去, 一定要彻底杜绝那种只重视杆件而轻视节点的错误做法。

在体系的层面, 绝对不可以把单个构件孤立地拿出来单独看待。当火灾这样的工况出现的时候, 钢梁因为受到热的照射会发生伸长的现象, 这一过程会产生非常巨大的、属于附加性质的约束内力。如果结构在处理这些约束的方式上做得不够妥善和恰当的话, 那么就非常容易诱发构件发生屈曲以及失稳的情况。

在进行设计操作的时候, 应当同时兼顾对于构件的抗火验算工作, 如果情况有需要的话, 还要做性能化方面的防火分析。

与此同时, 还应当兼顾被动式的防火措施与消防喷淋这种主动性的防护方式能够协同配合工作, 并且要考虑对于防火分区进行的划分工作, 以此来防止由某个局部的构件出现失效从而引发连锁反应导致整体垮塌这样的严重后果。

并且, 除此之外, 设计文件还需要把施工管控的重点内容给明确出来, 比如钢材基层的除锈质量到底怎么样、涂料的分层施工有什么具体要求、厚度检测要采用什么方法, 这些都是必须说清楚的。

对于厚型的防火涂料来说, 因为它们涂层的厚度比较大, 所以才需要设置镀锌钢丝网, 目的是为了能够防止涂层脱落, 这是很有必要的。而在处理膨胀型涂料的时候, 就必须要注意避免涂层在操作过程中被磕碰, 一旦被磕碰就会导致涂层破坏。

现实中不少项目的图纸在设计上是完全符合国家相关规定的, 但是在施工现场却经常出现一些具体的施工问题, 比如说有些节点没有进行涂刷,或者涂层的实际厚度不够等等钢结构防火涂料种类, 这些情况直接导致了建筑防火防线最终失效。

在设计的阶段里头, 需要把事情说得明明白白, 必须把施工方面和检测方面的要求, 都清清楚楚地写进施工图纸上去, 这样就叫做把风险提前给放那儿处理了, 做到风险的前置。

总而言之, 钢结构防火设计这件事, 厚度只是表象而已。从耐火极限匹配、涂料合理选型到节点全覆盖再到整体结构抗火验算, 一环都不能省略, 只盯着涂料厚度做设计, 相当于给结构留下火灾安全漏洞。

#钢结构设计#​, 这里提到了要用上防火涂料, 并且参照了相关的钢结构设计标准, 这对于身为结构工程师的我们来说, 是一个在建筑防火方面需要重点关注的问题。