近年來，我國社會經(jīng)濟的發(fā)展突飛猛進，隨著經(jīng)濟的不斷發(fā)展也致使各類建筑業(yè)的得到了空前的繁榮，一些大跨度、超高層建筑應運而生。建筑物中運用鋼結(jié)構(gòu)種類越來越多，廠房、住宅、橋梁、倉庫、體育館、展覽館、超市等建筑也越來越廣泛運用鋼結(jié)構(gòu)材料。鋼結(jié)構(gòu)本身具備自重輕，強度高，施工快等獨特優(yōu)點，因此對高層、大跨度，尤其是超高層、超大跨度，采用鋼結(jié)構(gòu)更是非常理想。鋼結(jié)構(gòu)的快速發(fā)展，在我國取得了不少成就。第一，鋼結(jié)構(gòu)建筑的數(shù)量不斷增加，應用范圍不斷擴大，如：2008年奧運主體育場“鳥巢”，世界第三高度420米的上海金茂大廈，具有國際領先水平的深圳賽格大廈72層、高度291米全部采用鋼管混凝土柱，采用國產(chǎn)鋼材、國內(nèi)設計、施工的大連世貿(mào)中心，跨度216米的公路鐵路兩用低塔斜拉橋的蕪湖長江大橋，上海寶鋼大型軋鋼廠房，咸陽市也建成了西北地區(qū)首座鋼結(jié)構(gòu)商住樓麗彩廣場C座，三十二層，建筑高度98米，成為現(xiàn)代咸陽的標志性建筑。第二，鋼結(jié)構(gòu)技術不斷改進。由于以前鋼材使用受限制，建筑采用傳統(tǒng)的模式，而現(xiàn)在出現(xiàn)了鋼管、圓管、鋼構(gòu)混凝土等，要求結(jié)構(gòu)的節(jié)點也隨之變化，管管相接。材料上，有高強度的鋼，厚板鋼材，玻璃，不銹鋼，鈦合金。施工上也有新的工藝。鋼結(jié)構(gòu)在我國具有極大的發(fā)展空間，國外鋼結(jié)構(gòu)建筑使用鋼材占鋼材總量的10%左右，而中國僅占4%左右，我國的人均鋼材占有量剛達到世界人均水平100千克左右，日本人均鋼材占有量是400-500千克，有一定差距。現(xiàn)階段我國鋼結(jié)構(gòu)建筑只占建筑總量不足3％的比例，發(fā)達國家已占30％～50％。我國鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展具有較大的空間和潛力，伴隨著建筑市場的持續(xù)發(fā)展，鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展將得到進一步的推動。中國處于全面建設的高峰期，正大量消耗著全球的自然資源。鋼結(jié)構(gòu)與混凝土結(jié)構(gòu)相比，它環(huán)保且更利于建筑產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展。鋼結(jié)構(gòu)建筑在現(xiàn)代建設中得到了越來越廣泛的應用。但鋼結(jié)構(gòu)耐火性能低，如何提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能對于建筑的安全性至關重要。
二、鋼結(jié)構(gòu)建筑火災特點
在加熱的情況下，鋼材的力學性能隨著溫度的升高而變化。一般表現(xiàn)為彈性模量、屈服強度、極限強度隨溫度的升高而下降，塑性變形和蠕變隨溫度的升高而增加。在200℃～350℃時熱軋鋼出現(xiàn)所謂的“藍脆”現(xiàn)象，此時鋼材的極限強度提高而塑性降低，與其他溫度段相比變“脆”。在500℃時，鋼的極限強度和屈服極限大大降低，塑性增大。在450℃～600℃ 時，碳化物趨于石墨化和球化。石墨化的產(chǎn)物是由于碳化鐵分解，生成游離的石墨粒的結(jié)果。如果加熱的溫度越高，時間越長，鋼的含碳量越高，則碳化物的球化便越劇烈。存在石墨化和球化，表明鋼在高溫下弱化了，力學性能降低。合金材料的加入一般會使鋼的上述變化需要的溫度提高。試驗結(jié)果表明：在200℃以內(nèi)強度變化不明顯，屈服強度略有下降，而極限強度基本沒有變化。200℃以后屈服強度隨溫度升高而降低的速率開始加快。極限強度在200℃～300℃由于出現(xiàn)“藍脆”而較常溫下略有提高，300℃以后極限強度隨溫度升高明顯降低。在600℃時，低碳鋼的屈服強度和極限強度均只有常溫時的35%～40%，而碳素鋼絲的強度更低。隨著溫度進一步升高，在800℃時鋼材的強度基本消失。同時鋼材的伸長率和截面收縮率隨溫度升高面增大，表明高溫下鋼材的塑性性能增大，易于變形。此外，鋼材在一定溫度和應力作用下，隨時間的推移會發(fā)生緩慢變形，即蠕變，蠕變會導致材料松馳。
鋼材在高溫下屈服點降低是決定鋼結(jié)構(gòu)耐火性能的重要因素，如某一鋼構(gòu)件在常溫下受荷載作用應用值是屈服點的一半，但火災時由于鋼材在火災高溫作用下屈服強度降低，當實際應力值達到了降低了的屈服強度時就表現(xiàn)出屈服現(xiàn)象而破壞，使結(jié)構(gòu)承載能力急劇下降，造成鋼結(jié)構(gòu)建筑物部分或全部垮塌毀壞。這類典型的火災案例有，2001年世貿(mào)大廈被撞擊后飛機攜帶大量的燃油向大廈底部流淌，火勢迅速向下蔓延，燃燒不久，灼熱的高溫就通過鋼結(jié)構(gòu)迅速傳遍整幢大樓，致使大廈承重的鋼結(jié)構(gòu)熔化，撞機僅57分鐘南樓就徹底崩潰倒塌，而北樓也僅堅持了1小時22分鐘，造成了死亡2797人、損失360億美元的驚世慘案。2003年4月5日，青島市即墨正大食品有限公司廠房發(fā)生火災，在高溫作用下，鋼結(jié)構(gòu)屋架僅僅約30分鐘便轟然倒塌，導致20多名員工被埋壓在廠房內(nèi)遇難。目前，在建筑領域已采取了多種方式對鋼結(jié)構(gòu)進行保護，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的各類防火措施也孕育而生。
二、鋼結(jié)構(gòu)建筑耐火性能提高方法
建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火保護措施按照其防火行為來分主要分為主動防火和被動防火。主動防火主要是指水噴淋法以及消防員的滅火行為，即主動地控制建筑發(fā)生火災的趨勢。被動防火即不包括滅火行為采取其他形式提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限的一種防火保護方法。從熱量傳輸原理上來說，鋼結(jié)構(gòu)防火保護措施可以分為截流法和疏導法。
1、水噴淋法。水噴淋法是在結(jié)構(gòu)頂部設噴淋供水管網(wǎng)，火災時，自動啟動(或手動)開始噴水，在構(gòu)件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，從而起到保護作用?！ ?/p>
