菁菁之声
菁菁文字
大家好，我是合肥市消防救援支队的阮晶晶。
今天就给大家介绍一下2018年4月1日生效的GB51249-2017《建筑钢结构防火技术规范》第4章“防火措施与构造”的部分内容。因为这部分内容可能和以后消防监督检查的内容有关联，所以作为知识载体，我把这部分规范精选出来留作我工作之用。希望我整理的这些资料对消防行业的同仁们也有用。
4.1.1 钢结构的防火措施应根据钢结构的结构类型、设计耐火极限和使用环境等因素，按照下列原则确定：
1、消防施工时，不会产生对人体有害的粉尘和气体；
2 当钢结构受火灾后发生允许的变形时，防火保护不会导致结构损坏和破坏；
3、施工方便，不影响前期已完成的施工和后续施工；
4.耐久性、耐候性好。
4.1.2 钢结构的防火保护可采用下列措施之一或者几种措施结合：
1.喷涂（涂敷）防火涂料；
2 覆盖防火板；
3.用柔性毡状保温材料包裹；
4 外表层采用混凝土、金属网砂浆或砖石覆盖。
下列4.1.3、4.1.4、4.1.5、4.1.6条是对4.1.2条的补充解释。
4.1.3 钢结构采用喷涂防火涂料保护时，应符合下列规定：
1.室内隐蔽构件应采用非膨胀型防火涂料；
2 对于设计耐火极限大于1.50h的构件，不宜采用膨胀型防火涂料；
3 室外、半室外钢结构使用膨胀型防火涂料时，应选用满足环境性能要求的产品；
4 非膨胀性防火涂层厚度不宜小于10mm；
5防火涂料与防腐涂料应兼容、匹配。
4.1.4 钢结构采用防火板保护时，应符合下列规定:
1 防火板应采用不燃材料制成，遇火不爆炸、不渗透；
2 防火板覆盖层应根据构件形状、位置进行设计，并采取措施保证安装牢固、稳定；
3 固定防火板的龙骨及胶粘剂应采用不燃材料。龙骨应易于与构件及防火板连接，胶粘剂应能在高温下保持一定的强度，并应能保证防火板的完整性。
4.1.5 钢结构采用柔性毡状保温材料覆盖保护时,应符合下列规定:
1、不宜用于易受潮湿或水影响的钢结构；
2 毛毡材料在自重作用下，不应受到不均匀压缩。
4.1.6 钢结构采用外部混凝土、金属网砂浆或砌体保护时，应符合下列规定:
1 当采用外墙混凝土时，混凝土强度等级不宜低于C20；
2 采用外抹金属网抹砂浆时，砂浆强度等级不宜低于M5；金属网网孔尺寸不宜大于20mm，丝径不宜小于0.6mm；砂浆最小厚度不宜小于25mm；
3 当采用砌体时，砌块的强度等级不宜低于MU10。
以下是对《规则》第4章条款的解释摘要
条款解释
4.1 防火措施
4.1.1本条规定了钢结构防火措施的要求和选择原则。设计应以有效防火为前提，根据场地具体情况，考虑构件的承载形式、空间位置和环境因素，选择施工简单、易于保证施工质量的防火措施。
钢结构的防火措施应与其他施工、作业相配套。选择防火措施时，一方面要考虑不影响前期已完成的施工和后续施工，另一方面要保证后续施工不影响防火性能。例如膨胀型防火涂料应与防腐底漆、防腐面漆相配套（防腐涂料与防火涂料从内到外的顺序为：防腐底漆、防腐中涂、膨胀型防火涂料、防腐面漆）。为保证膨胀型防火涂料的膨胀不受影响，防腐面漆不宜过硬，构件外侧应留有足够的膨胀空间，不宜用防火毡包裹等。
4.1.2本条规定了钢结构防火可采用的常见措施。外敷防火材料是大多数钢结构工程所采用的防火方法。根据防火材料的不同，可分为：喷（抹、刷）防火涂料、覆盖防火板、覆盖柔性毡保温材料、覆盖混凝土、砂浆或砖砌体、复合防火等。
表2给出了这些方法的特点和适用性。
（1）喷（抹、刷）防火涂料：
防火涂料喷涂在钢构件表面，形成隔热防火保护层。此法施工简单，重量轻，不受钢构件几何形状的限制，具有良好的经济性和适应性。长期以来，喷涂防火涂料一直是钢结构防火保护最广泛采用的手段。早在20世纪50年代，欧、美、日等国家就已广泛采用防火涂料保护钢结构。20世纪80年代初，我国在一些重要的钢结构建筑中开始使用防火涂料，但所有防火涂料均依赖进口。
1985年以后，我国开发了多种钢结构防火涂料，并在很多重要工程中得到应用。为促进钢结构防火涂料生产和应用的标准化、规范化，国家相继颁布实施了《钢结构防火涂料应用技术规范》CECS24:90和《钢结构防火涂料》GB14907-2002（代替原国家标准《钢结构防火涂料通用技术条件》GB 14907-1994），对钢结构防火涂料的研发、应用及质量检测监督起到了很大的推动作用。
钢结构防火涂料种类繁多，根据涂层在高温下的变化，分为非膨胀型和膨胀型两大类（表3）；此外，还可根据涂层的厚度、成分、施工方法和性能特点等进一步分为不同的类别。现行国家标准《钢结构防火涂料》GB 14907-2002将防火涂料按涂层厚度分为超薄型（小于或等于3mm）、薄型（大于3mm且小于或等于7mm）和厚型（大于7mm）防火涂料三类。
非膨胀型防火涂料，国内称为厚型防火涂料，主要由无机隔热材料组成，遇火不膨胀钢结构防火厂家，其防火机理是利用涂层固有的良好隔热性能和部分成分在高温下发生蒸发、分解等烧蚀反应产生的吸热效应，阻断、消耗火灾热量向基材的传递，延缓钢构件的温升。
非膨胀型防火涂料一般具有不燃、无毒、耐老化、耐久等特点，适用于永久性建筑中钢结构的防火保护。非膨胀型防火涂料的涂层厚度一般为7mm至50mm，对应构件耐火极限可达0.5h至3.0h。
非膨胀型防火涂料可分为两类：
一类是以矿物纤维为主要保温骨料，与水泥及少量添加剂混合，在工厂预拌的防火材料，需采用专用喷涂机按照干式喷涂工艺施工；
另一类是以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等粒料为主要保温骨料的防火涂料，可采用喷涂、抹灰等湿法施工。矿纤维防火涂料保温性能好，但表面疏松，只适用于全封闭隐蔽工程。另外，干法喷涂易产生细小纤维粉尘，不利于施工人员和环境的保护。
目前，非膨胀型防火涂料在国内得到广泛推广应用，主要采用湿法施工：一种是以珍珠岩为骨料、水玻璃（或硅溶胶）为粘结剂的双组份包装涂料，采用喷涂方式施工；另一种是以膨胀蛭石和珍珠岩为骨料、水泥为粘结剂的单组份包装涂料。运抵现场，只需加水搅拌即可使用。可喷涂，也可涂抹，手工涂抹时，涂层表面可光滑平整。水泥基防火涂料中，致密性较大的，其耐水性和抗冻融性均优良。
膨胀型防火涂料，国内又称超薄型、薄型防火涂料，是以有机树脂为基料，配方中还含有发泡剂、阻燃剂、成炭剂等成分，遇火后发泡膨胀，形成比原涂层厚度几倍至几十倍的多孔性炭层。
多孔碳层可以阻隔外界热源向基材的热量传递，就像一道绝缘屏障一样。膨胀型防火涂料在一定程度上可以起到防腐中间漆的作用，而且可以直接在外面当防腐面漆，达到很好的外观效果（如果对外观要求不是特别高，部分产品也可以当面漆使用）。
使用膨胀型防火涂料时，应特别注意防腐涂料与防火涂料的相容性。膨胀型防火涂料在设计耐火极限不高于1.5h时具有较好的经济性。目前，国际上也有少数膨胀型防火涂料产品能满足设计耐火极限3.0h钢构件的防火需要，但其价格相对较高。
膨胀型防火涂料在过去的20年里取得了长足的发展，在钢结构防火工程中的市场份额不断增加。图2显示了英国不同钢结构防火材料的市场份额。
非膨胀型防火涂料为无机材料，具有良好的耐久性和抗老化性能，而膨胀型防火涂料有机聚合物含量较高，抗老化问题可能更为突出，但由于膨胀型防火涂料在工程项目中的大规模应用主要始于20世纪90年代中后期，因此该问题尚未引起足够的重视。
（2）防火板涂层：
采用防火板覆盖密封钢构件，能起到良好的防火保护作用，防火板外观美观，也可作为装饰，施工为干作业，综合造价具有一定优势钢结构防火厂家，特别适用于钢柱的防火保护。
防火板按其密度可分为低密度防火板、中密度防火板和高密度防火板，按其厚度可分为薄防火板和厚防火板两大类（表4）。表5列出了常用防火板的主要技术性能参数。
防火板材有石膏板、纤维增强水泥板、玻镁板等，密度为800kg/m³~1800kg/m³，厚度为6mm~15mm。该类板材使用温度不超过600℃，不宜单独用于钢结构的防火，常用作轻钢龙骨隔墙的面板、吊顶板，涂敷非膨胀防火涂料的钢梁、钢柱的装饰面板。
防火厚板的特点是密度小、导热系数低、耐高温（使用温度可达1000℃以上）。其使用厚度可根据设计耐火极限确定，通常在10mm-50mm之间。由于其防火隔热性能优良，可直接用于钢结构防火，提高结构耐火时间。目前比较成熟的防火厚板主要有硅酸钙防火板和膨胀蛭石防火板，这两种防火板的成分与非膨胀防火涂料基本相似。
防火厚板在美国、英国、日本等钢结构防火工程中已得到广泛应用，但由于国内生产的防火厚板产品数量较少，且成本较高，因此目前在国内应用较少。
（3）涂覆柔性毡保温材料（简称柔性防火毡）：
柔性毡状保温材料主要有硅酸铝纤维毡、岩棉毡、玻璃棉毡等各种矿棉毡。使用时，可用钢丝网将防火毡直接固定在钢材表面。此种方式保温效果好，施工简单，成本低，适用于室内不易受机械损伤、防水部位。硅酸铝纤维毡导热系数很小[20℃时为0.034W/(m·℃)，400℃时为0.096W/(m·℃)，600℃时为0.132w/(m·℃)]，密度小(80kg/m3~130kg/m3)，化学稳定性和热稳定性好，柔韧性好，在工程中应用十分广泛。
（4）混凝土、砂浆或砖石的外包：
美国纽约饭店、英国伦敦保险公司办公楼、上海浦东环球金融大厦等钢柱均采用此种方法。国内石油化工钢结构厂房过去也采用砌砖保护。此种方法的优点是强度高、抗冲击、耐久性好，缺点是占用空间大。如采用C20混凝土保护钢柱时，厚度5cm～10cm即可达到1.5h～3.0h的耐火极限。另外施工也比较麻烦，特别是在钢梁、斜撑上，施工难度很大。
（5）复合防火：
常见的复合防火方法有：在钢构件表面涂抹非膨胀型防火涂料或柔性防火毡，再采用纤维增强无机板材、石膏板等作为装饰面板。此种方法保温性能、整体性和装饰性较好，适用于耐火要求高、装饰性要求高的钢柱、梁。
（6）其他防火措施：
其他防火措施主要有：设置自动喷水灭火系统（水冷法）、单面遮蔽法、钢柱注水等。
设置自动喷水灭火系统，不仅能灭火，还能降低火灾现场温度，冷却钢构件，提高钢结构的耐火性能。采用此种方式保护钢结构时，喷头应为直立式，喷头间距约为2.2m；保护钢屋架时，喷头应沿钢屋架及其上方布置，保证钢屋架所有杆件均能得到水冷保护。
单面遮挡法的主要作用是避免杆件附近火焰的直接辐射。其方法是在钢构件迎火面设置防火隔离带，使构件与火焰隔离。例如在钢梁下吊装防火平顶，在钢外柱内侧设置一定宽度的防火板等。这种在特殊部位设置防火隔离带的措施有时是钢构件较经济的防火方法。
4.1.3 本条规定了钢结构防火涂料的选择。
1非膨胀型防火涂料主要采用膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、矿纤等无机保温材料，配以无机粘结剂，具有保温性能好、理化性能稳定、使用寿命长、耐久性好等特点，应优先使用。但非膨胀型防火涂料涂膜强度低、表面外观性差，更适用于隐蔽构件。
2膨胀型防火涂料主要由有机高分子材料制成。
随着时间推移，这些有机材料可能发生分解、降解、溶解等不可逆反应，使涂层“老化”而失效，出现粉化、脱落，或膨胀性能下降等现象。膨胀型防火涂料的大规模应用主要是1990年以后，目前尚无定量指标直接评价其老化速度和寿命标准，其使用寿命的长短只能从涂层的综合性能来判断。
但有两点是可以确认的：第一，非膨胀型防火涂料的寿命比膨胀型防火涂料长；第二，涂料使用的环境条件越好，其使用寿命越长。因此，本规范对膨胀型防火涂料的使用范围进行了一定的限制。
3、室外、半室外钢结构所处环境条件比室内钢结构更加恶劣、不利，对膨胀型防火涂料的耐水性、耐寒耐热性、耐光性、耐老化性等提出了更高的要求。国内某大型体育场雨棚钢结构采用膨胀型防火涂料，使用10年后，涂层老化、性能下降、脱落。
4非膨胀型防火涂料中膨胀蛭石、膨胀珍珠岩的粒径一般为1mm～4mm，若涂层厚度过小，施工困难，也难以保证施工质量。为此，本规范规定非膨胀型防火涂料的最小厚度为10mm。
5 应特别注意防火涂料与防腐涂料的相容性，特别是膨胀型防火涂料，因为它们都是有机材料，可能与防腐涂料发生化学反应。如无法提供第三方证明材料证明“防火涂料与防腐涂料相容”，应委托第三方进行检测验证。膨胀型防火涂料与防腐涂料的施工顺序为：防腐底漆、防腐中漆、防火涂料、防腐面漆。施工时应控制防腐底漆和中漆的厚度，避免防腐底漆和中漆高温变性造成防火涂料脱落，避免面漆过厚或过硬影响膨胀型防火涂料的起泡膨胀。
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