浅谈钢材的优势及耐火的防护措施

    摘 要：在传统的冶金工业厂房、高层及超高层、大跨度结构的多年实践中，钢结构的突出
优势与作用几乎无可替代。近年来，钢结构在国内更是获得超常规的发展，应用更趋广泛，
影响快速扩大。不但大量的工业厂房开始普遍采用钢结构，而且一大批有影响力的公共建筑，
如新建、扩建的各大中心城市机场航站楼、新建和扩建的体育文化中心场馆、大剧院、会展中
心，比如已经建设的中央电视台新楼、国家体育馆鸟巢、国家游泳中心水立方，也都采用了
钢结构。因此，钢结构的发展必须以更深入的研究做支撑。

 

　　关键词：钢材；优点；耐火性；防护

 

　　一、钢结构与其他材料的结构相比有如下优点

 

　　建筑钢材强度高、塑性和韧性好：塑性好：结构在一般条件下不会因超载而突然断裂，
只增大变形，故容易被发现。此外，尚能将局部高峰应力重分配，使应力变化趋于平缓；强
度高适合于建造跨度大、高度高、承载重的结构。但是由于强度高，一般构件截面小而壁薄，
在受压时容易为稳定性和刚度所控制，强度难以得到充分的利用；韧性好：适宜在动力荷
载下工作，因此在地震多发区采用钢结构较为有利。

 

　　钢结构制作简便，施工工期短：钢结构构件一般在金属结构厂制造，施工机械化、程控
化，准确度和精确率皆较高。钢结构所有材料皆以轧制成各种型材，加工简约而迅速。钢构
件质量较轻、连接简单、安装方便、施工工期短。小量钢结构和轻型钢结构尚可在现场制作，
吊装简易。钢结构由于连接到特性，易于加固、改建和拆迁。

 

　　钢结构密闭性较好：钢结构的钢材及其连接的水密性和气密性较好，适用于要求密闭
的板壳结构，如高压容器、油库、气柜、管道等。

 

　　钢结构质量轻：钢材的容重大，强度高，做成的结构却比较轻。结构的轻质性可以用材
料的质量密度和强度的比值来表示，比值越小，结构质量相对越轻。建筑钢材的比值为

 

0.00017～0.00037/m ，木材的为 0.00054/m ，钢筋混凝土的约为 0.0018/m，以同样的跨度
承受同样的荷载，钢屋架的质量最多不过为钢筋混凝土屋架的

1/3～1/4，冷弯薄壁型钢屋

架甚至接近

1/10。同时，质量轻可以减轻基础的负荷，降低地基、基础部分的造价，同时还

方便运输和吊装。

 

　　钢材的材质均匀，其实际受力情况和力学计算的假定比较符合：钢材由于冶炼和炸制
过程的科学化控制，其组织比较均匀，接近各向同性，为理想的弹塑性体，其弹性模量和
塑性模量均较大，因此，钢结构实际受力情况和工程力学计算结果比较吻合，在计算中采
用的经验公式不多，从而计算的不确定性较小，计算结果比较可靠。

 

　　钢材的安全性好：轻型钢结构住宅自重轻，其结构的重量只有传统的砖混结构建筑的
重量的

1/5，这样大大的降低了地震时由于自身重力产生的地震效应，具有很高的安全性。

同时，将钢结构体系用于住宅建筑可充分发挥钢结构的延性好、塑性变形能力强，具有优良
的抗震抗风性能，大大提高了住宅的安全可靠性。尤其在遭遇地震、台风灾害的情况下，钢
结构能够避免建筑物的倒塌性破坏。

 

　　二、钢材的耐火性

 

　　钢结构最致命的弱点是钢的耐火性能非常差，钢的内部晶体组织对温度非常敏感，温
度升高或者降低都会使钢材性能发生变化。钢材受热温度在

200 摄氏度以内时，其主要性能：

屈服点和弹性模量下降不多；温度超过

200 摄氏度后，材质变化很大，不仅强度逐渐降低，