鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用手冊：分類及選型

鋼結(jié)構(gòu)作為建筑工程中常用的承重結(jié)構(gòu)形式，其自身耐火性能較差，高溫環(huán)境下力學(xué)性能會快速衰減，極易引發(fā)結(jié)構(gòu)坍塌，因此鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)是建筑防火設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)之一。防火涂料是鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的常用材料，其合理選用與規(guī)范應(yīng)用直接影響鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火安全性能。本手冊依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》（GB14907-2018）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》（GB51249-2017）、《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016—2014）等國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)梳理鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類、選型要求，明確建筑構(gòu)件耐火極限標(biāo)準(zhǔn)及鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)相關(guān)規(guī)定，為鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的工程設(shè)計(jì)、材料選用、施工應(yīng)用提供專業(yè)參考依據(jù)。

一、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類

依據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》(GB14907-2018) 國家標(biāo)準(zhǔn)，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的分類主要從防火機(jī)理、耐火性能分級進(jìn)行界定，同時(shí)明確了不同類型涂料的核心技術(shù)要求，取消了 2002 年版按使用厚度分類的方式，僅保留厚度與防火機(jī)理的關(guān)聯(lián)參考，具體分類及要求如下：

（一）按防火機(jī)理分類

涂料的防火機(jī)理決定了其高溫下的防護(hù)方式，據(jù)此可分為膨脹型和非膨脹型兩類，二者工作原理存在本質(zhì)差異：

a）膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料：涂層在高溫時(shí)膨脹發(fā)泡，形成耐火隔熱保護(hù)層的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料；

b）非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料：涂層在高溫時(shí)不膨脹發(fā)泡，其自身成為耐火隔熱保護(hù)層的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

注：2018版《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》，取消了2002年版按使用厚度分類的方法，通常情況下，超薄型（h≤3mm）、薄型（3mm＜h≤7mm）均屬于膨脹型防火涂料；厚型（7mm＜h≤44mm）屬于非膨脹型。

（二）耐火性能分級：

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐火極限分為:0.50h、1.00h、1.50h、2.00h、2.50h和3.00h。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料耐火性能分級代號見表1。

（三）技術(shù)要求：

膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的涂層厚度不應(yīng)小于1.5mm，非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的涂層厚度不應(yīng)小于15mm。

二、鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的選型

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》（GB51249-2017）對鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的選型制定了明確且具體的規(guī)定，選型需結(jié)合構(gòu)件使用環(huán)境、設(shè)計(jì)耐火極限、配套材料相容性等因素綜合考量，確保涂料與工程實(shí)際需求匹配，具體選型原則如下：

• 室內(nèi)隱蔽構(gòu)件，宜選用非膨脹型防火涂料。
• 設(shè)計(jì)耐火極限大于1.50h的構(gòu)件，不宜選用膨脹型防火涂料。
• 室外、半室外鋼結(jié)構(gòu)采用膨脹型防火涂料時(shí)，應(yīng)選用符合環(huán)境對其性能要求的產(chǎn)品。
• 非膨脹型防火涂料涂層的厚度不應(yīng)小于10mm。
• 防火涂料與防腐涂料應(yīng)相容、匹配。

三、關(guān)于建筑構(gòu)建的耐火極限要求

表1列出了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB 50016—2014對各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最低耐火極限要求，并結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，補(bǔ)充增加了柱間支撐、樓蓋支撐、屋蓋支撐等的規(guī)定。

注：柱、柱間支撐為鋼結(jié)構(gòu)豎向承重核心構(gòu)件，耐火極限要求為各類構(gòu)件中最高；疏散樓梯作為建筑安全疏散的關(guān)鍵通道，各耐火等級建筑均設(shè)置明確且嚴(yán)格的耐火極限要求。

四、鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)要求

根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》（GB51249-2017），鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)需遵循 “按需防護(hù)、強(qiáng)節(jié)點(diǎn)弱構(gòu)件” 的核心原則，針對鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件及節(jié)點(diǎn)制定了明確的防火保護(hù)要求，確保鋼結(jié)構(gòu)整體防火安全，具體要求如下：

• 鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限經(jīng)驗(yàn)算低于設(shè)計(jì)耐火極限時(shí)，應(yīng)采取防火保護(hù)措施。
• 鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的防火保護(hù)應(yīng)與被連接構(gòu)件中防火保護(hù)要求最高者相同。（基于“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)原則，采用防火涂料保護(hù)時(shí)，節(jié)點(diǎn)處防火涂層的厚度不應(yīng)小于所連接構(gòu)件防火涂層的最大厚度。）

五、鋼結(jié)構(gòu)保護(hù)的幾種措施

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》（GB51249-2017）明確規(guī)定，鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)可采用單一措施，也可采用兩種及以上措施的復(fù)（組）合方式，需結(jié)合建筑耐火等級、構(gòu)件使用場景、施工條件等因素選擇，四種核心防火保護(hù)措施的特點(diǎn)及適用場景如下：

• 噴涂（抹涂）防火涂料：是目前鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)中最常用的措施。
• 包覆防火板：屬于物理包覆式防火保護(hù)措施。
• 包覆柔性氈狀隔熱材料：質(zhì)地輕便、施工靈活，可緊密貼合各類異形鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件，適用于造型復(fù)雜、難以采用噴涂或防火板包覆的鋼結(jié)構(gòu)。
• 外包混凝土、金屬網(wǎng)抹砂漿或砌筑砌體。

結(jié)語：

鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)是建筑防火工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)、材料選用、施工及后期維護(hù)均需嚴(yán)格遵循《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》（GB14907-2018）、《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》（GB51249-2017）等國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。工程實(shí)踐中，需綜合考量建筑的耐火等級、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的使用環(huán)境、設(shè)計(jì)耐火極限、配套材料相容性等因素，科學(xué)選擇防火涂料類型及防火保護(hù)措施。同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)防火涂料的材料檢測、施工過程的質(zhì)量管控及工程竣工后的后期維護(hù)，確保鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)效果的長效性，從根本上保障鋼結(jié)構(gòu)建筑的防火安全。