浅谈钢结构防火设计

宋俊国

近几年钢结构建筑日趋增多，尤其是一些高层建筑采用钢结构材料更为广泛。钢结构作为一种蓬勃发展的结构体系，优点有目共睹，但缺点不容忽视，除耐腐蚀性差外，耐火性差又是它的一大缺点。

钢材虽然属于非燃烧材料，但它的力学性能对温度变化很敏感。当温度升高时，钢材的屈服强度、抗拉强度和弹性模量的总趋势是降低的，但在200℃以下时变化不大。当温度在250℃左右时，钢材的抗拉强度反而有较大提高，而塑性和韧性下降。当温度超过300℃时，钢材的屈服强度、抗拉强度、弹性模量开始显著下降，钢材产生徐变;当温度超过400℃时，强度和弹性模量都急剧降低;达到600℃时，屈服强度、抗拉强度和弹性模量均接近于零，其承载力几乎完全丧失。这就是所谓的钢材耐热不耐火。因此一旦发生火灾，钢结构很容易遭受破坏而倒塌。

下面的几个例子把这点体现的淋漓尽致。

1)1996年江苏省昆山市的一座轻钢结构厂房发生火灾，4 300 m2的厂房烧塌。2)1998年北京某家具城发生火灾，造成该建筑(钢结构)整体倒塌。3)2003年4月5日山东省即墨市龙泉镇青岛正大有限公司钢结构食品加工车间发生火灾，建筑面积6 256 m2。

上面的例子告诉我们在建筑设计时，必须加大对建筑材料的防火保护，以增强其耐火极限，并在建筑内部制定必要的应急方案，以减少人员伤亡和财产损失。因此钢结构的防火设计从三个方面考虑：合理的构件的截面系数、防火措施和建筑内部必要的应急方案。……