Λόγω της υψηλής αντοχής και της ολκιμότητάς του, η χαλύβδινη δομή έχει τα χαρακτηριστικά ελαφρού βάρους, καλής σεισμικής απόδοσης και μεγάλης φέρουσας ικανότητας. Ταυτόχρονα, η χαλύβδινη κατασκευή μπορεί να μεταποιηθεί στον τομέα με σύντομη περίοδο κατασκευής και το υλικό μπορεί να ανακυκλωθεί. Ως εκ τούτου, τόσο τα εγχώρια όσο και τα ξένα κτίρια κατασκευής χάλυβα έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως.
Το όριο αντοχής στη φωτιά της δομής χάλυβα αναφέρεται στον χρόνο που το μέλος χάνει σταθερότητα ή ακεραιότητα και μόνωση κατά τη διάρκεια της τυπικής δοκιμής αντοχής στη φωτιά.
Αν και ο ίδιος ο χάλυβας δεν αναφλέγεται και δεν καίγεται, οι ιδιότητες του χάλυβα επηρεάζονται σημαντικά από τη θερμοκρασία, αλλά η αντοχή στην πρόσκρουση του χάλυβα στους 250C μειώνεται και το σημείο απόδοσης και η τελική αντοχή μειώνονται σημαντικά όταν η θερμοκρασία υπερβαίνει τα 300C. η πραγματική πυρκαγιά, η κρίσιμη θερμοκρασία της απώλειας της στατικής ισορροπίας σταθερότητας της χαλύβδινης δομής είναι περίπου 500 C, ενώ η γενική θερμοκρασία του πεδίου πυρκαγιάς είναι 800-1000 C. Επομένως, η δομή χάλυβα θα εμφανιστεί γρήγορα πλαστική παραμόρφωση και τοπική ζημιά κάτω από την υψηλή θερμοκρασία πυρκαγιά, η οποία τελικά θα οδηγήσει στην κατάρρευση και την αποτυχία της δομής του χάλυβα στο σύνολό της.
Τα μέτρα πυροπροστασίας πρέπει να λαμβάνονται σε κτίρια χαλύβδινων κατασκευών ώστε το κτίριο να έχει επαρκές όριο αντοχής στη φωτιά. Μπορεί να αποτρέψει την γρήγορη αύξηση της δομής του χάλυβα στην κρίσιμη θερμοκρασία στη φωτιά και από την υπερβολική παραμόρφωση έως την κατάρρευση των κτιρίων, κερδίζοντας έτσι πολύτιμο χρόνο για την κατάσβεση και την ασφαλή εκκένωση του προσωπικού και την αποφυγή ή τη μείωση των απωλειών που προκαλούνται από τη φωτιά.
Τα μέτρα πυροπροστασίας για τις μεταλλικές κατασκευές μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες σύμφωνα με τις αρχές τους: η μία είναι η μέθοδος αντοχής στη θερμότητα, η άλλη είναι η μέθοδος ψύξης με νερό. Ο σκοπός αυτών των μέτρων είναι ο ίδιος: η αύξηση της θερμοκρασίας του εξαρτήματος εντός του καθορισμένου χρόνου και η υπέρβαση της κρίσιμης θερμοκρασίας του. Η διαφορά είναι ότι η μέθοδος αντοχής στη θερμότητα εμποδίζει τη μεταφορά θερμότητας στο συστατικό, ενώ η μέθοδος ψύξης νερού επιτρέπει τη μεταφορά θερμότητας στο συστατικό και στη συνέχεια η θερμότητα μεταφέρεται για να επιτευχθεί ο σκοπός.
2.1 Μέθοδος θερμικής αντίστασης
Η μέθοδος θερμικής μόνωσης χωρίζεται σε μέθοδο ψεκασμού και μέθοδο εγκαψούλωσης σύμφωνα με την αντίσταση στη θερμότητα της επίστρωσης επιβράδυνσης πυρκαγιάς και του υλικού ενθυλάκωσης. Ο ψεκασμός προστατεύει τη δομή με επικάλυψη ή ψεκασμό επιβραδυντικών πυρκαγιάς. Η μέθοδος ενθυλάκωσης μπορεί να χωριστεί σε μέθοδο κοίλης εγκαψούλωσης και μέθοδο στερεής εγκαψούλωσης.
2.1.1 Μέθοδος ψεκασμού
Η επικάλυψη ή ο ψεκασμός επί της επιφανείας του χάλυβα συνήθως προστατεύεται από πυρκαγιά και χρησιμοποιείται συνήθως για να σχηματίσει ένα πυρίμαχο και θερμικά μονωτικό προστατευτικό στρώμα για να βελτιώσει το όριο αντοχής στη φωτιά της δομής του χάλυβα. Αυτή η μέθοδος είναι απλή στην κατασκευή, ελαφρύ σε βάρος, μακρά σε χρόνο ανθεκτικό και δεν περιορίζεται από το γεωμετρικό σχήμα των χαλύβδινων μελών. Έχει καλή οικονομία και πρακτικότητα, και χρησιμοποιείται ευρέως. Υπάρχουν πολλά είδη επιβραδυντικών πυρκαγιάς για χαλύβδινες κατασκευές, οι οποίες μπορούν να χωριστούν σε δύο κατηγορίες: το ένα είναι λεπτές επιχριστικές επιστρώσεις πυροπροστασίας (κατηγορία Β), δηλαδή επεκτατικές επιβραδυντικές πυρκαϊάς για χαλύβδινες κατασκευές. το άλλο είναι επικαλύψεις με παχιά επίστρωση (κατηγορία Η).
Οι επικαλύψεις επιβράδυνσης πυρκαγιάς κατηγορίας Β, το πάχος της επικάλυψης είναι γενικά 2-7 mm. Το βασικό υλικό είναι οργανική ρητίνη, η οποία έχει ορισμένο διακοσμητικό αποτέλεσμα και επεκτείνεται και πυκνώνει σε υψηλή θερμοκρασία. Το πυρίμαχο όριο μπορεί να φθάσει τα 0,5-1,5 Η. Τα λεπτότατα επικαλυμμένα επιστρώματα πυροπροστασίας για τις μεταλλικές κατασκευές χαρακτηρίζονται από λεπτή επικάλυψη, ελαφρύ βάρος και καλή αντοχή στις δονήσεις. Όταν το όριο αντοχής στη φωτιά της ανοιχτής κατασκευής από χάλυβα και της δομής από ανοξείδωτο χάλυβα είναι 1,5 ώρες ή λιγότερο, πρέπει να επιλεγεί η λεπτή επίστρωση επιβραδυντή πυρκαγιάς για δομή από χάλυβα. Το πάχος των επιστρώσεων πυροπροστασίας τύπου Η είναι γενικά 8-50 mm. Είναι κοκκώδες. Το ανόργανο θερμομονωτικό υλικό είναι το κύριο συστατικό, με χαμηλή πυκνότητα και χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Το πυρίμαχο όριο μπορεί να φτάσει τα 0,5-3,0 Η. Τα επικαλυμμένα με πυρκαγιά επικάλυψη για χαλύβδινες κατασκευές είναι γενικά μη εύφλεκτα, ανθεκτικά στη γήρανση και ανθεκτικά. Όταν το όριο αντοχής στην πυρκαγιά της κρυμμένης εσωτερικής κατασκευής χάλυβα, της κατασκευής από ανοξείδωτο χάλυβα και της πολυώροφης κατασκευής χάλυβα σε εργοτάξια είναι πάνω από 1,5 ώρες, θα πρέπει να επιλεγούν επικαλύψεις επιβραδυντικών πυρκαγιάς με πυκνότητα.
2.1.2 Μέθοδος εγκλεισμού
1) Μέθοδος κοίλης εγκαψούλωσης: Η πυροπροστασία ή το πυρίμαχο τούβλο γενικά χρησιμοποιούνται για την ενθυλάκωση των χαλύβδινων μελών κατά μήκος του εξωτερικού ορίου των χαλύβδινων μελών. Τα περισσότερα εργοστάσια εγχώριας κατασκευής χάλυβα στη βιομηχανία πετροχημικών υιοθετούν τη μέθοδο κατασκευής πυρίμαχων τούβλων και μελών χαλύβδινων περιτυλίξεων για την προστασία της δομής του χάλυβα. Τα πλεονεκτήματα αυτής της μεθόδου είναι η υψηλή αντοχή και η αντοχή στην κρούση, αλλά τα μειονεκτήματα είναι τα μεγάλα κενά χώρου και τα προβλήματα κατασκευής. Οι πυρίμαχες, ελαφριές πλάκες, όπως τσιμεντοσανίδες, γυψοσανίδες και σανίδες από βερμικουλίτη, χρησιμοποιούνται ως πυρίμαχη επίστρωση. Η μέθοδος συσκευασίας για μεγάλα χαλύβδινα εξαρτήματα έχει πολλά πλεονεκτήματα, όπως η ομαλή επιφάνεια διακόσμησης, το χαμηλό κόστος, η χαμηλή απώλεια, η περιβαλλοντική ρύπανση, η αντίσταση στη γήρανση κλπ. Έχει καλές προοπτικές προώθησης.
2) Μέθοδος στερεάς εγκαψυλίωσης: Τα χαλύβδινα στελέχη είναι ενθυλακωμένα και εντελώς περικλείονται από την έκχυση σκυροδέματος. Για παράδειγμα, η χαλύβδινη στήλη του Pudong World Financial Building στη Σαγκάη υιοθετεί αυτή τη μέθοδο. Τα πλεονεκτήματά του είναι η υψηλή αντοχή και η αντοχή στην κρούση, αλλά τα μειονεκτήματά του είναι ότι το σκυρόδεμα προστατευτικό στρώμα καταλαμβάνει μεγάλο χώρο και η κατασκευή είναι δύσκολη, ειδικά σε χαλύβδινα δοκάρια και διαγώνια τιράντες.
2.2 Μέθοδος ψύξης νερού
Η μέθοδος ψύξης νερού περιλαμβάνει μέθοδο ψύξης με ψεκασμό νερού και μέθοδο ψύξης με πλήρωση νερού.
2.2.1 Μέθοδος ψύξης με ψεκασμό νερού
Η μέθοδος ψύξης με ψεκασμό νερού είναι να οργανωθεί αυτόματο ή χειροκίνητο σύστημα ψεκασμού στην κορυφή της δομής του χάλυβα. Σε περίπτωση πυρκαγιάς, το σύστημα ψεκασμού αρχίζει να σχηματίζει ένα συνεχές φιλμ νερού στην επιφάνεια της δομής του χάλυβα. Όταν η φλόγα εξαπλώνεται στην επιφάνεια της χαλύβδινης δομής, η εξάτμιση του νερού απομακρύνει τη θερμότητα και καθυστερεί την κατασκευή της χαλύβδινης δομής για να φτάσει στην κρίσιμη θερμοκρασία της. Η μέθοδος ψύξης με ψεκασμό νερού χρησιμοποιήθηκε στο κτίριο του Κτιρίου Πολιτικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Tongji.
2.2.2 Μέθοδος ψύξης με νερό
Η μέθοδος πλήρωσης με νερό είναι η πλήρωση κοίλων στοιχείων χάλυβα με νερό. Μέσω της κυκλοφορίας του νερού στη δομή του χάλυβα, απορροφάται η θερμότητα του ίδιου του χάλυβα. Έτσι ώστε η δομή του χάλυβα να διατηρεί χαμηλότερη θερμοκρασία στη φωτιά και δεν θα χάσει τη φέρουσα ικανότητα λόγω της υψηλής θερμοκρασίας ανόδου. Προκειμένου να αποφευχθεί η σκουριά και ο σχηματισμός πάγου, πρέπει να προστεθούν αντιοξειδωτικό και αντιψυκτικό στο νερό. Η μέθοδος ψύξης γεμάτη με νερό χρησιμοποιείται για τις χαλύβδινες στήλες του κτιρίου των 64 ορόφων US Steel Company στο Πίτσμπουργκ των Η.Π.Α.