摘要：通过对钢结构建筑防火保护现状进行分析，基于钢结构建筑使用年限，提出钢结构设计阶段应考虑保护材料的耐久性，合理分析防火保护材料生产商、钢结构工程施工方的违规操作，有针对性地细化工程建设阶段现场监管以及检测技术的完善，对建筑验收、工程使用管理提出切实可行的控制措施，结合工程实例揭示了钢结构防火保护管控的要点，给出设计、施工、检测、验收各个环节相应的解决方案。
关键词：钢结构；防火保护；工程验收；防火涂料；防火板
钢结构建筑在我国既有建筑中占据一定比例，尤其是大框架交通建筑、工业建筑、高层建筑、体育馆、展览馆等。火灾高温下，无防火保护的钢结构15min左右就会坍塌，造成重大危害[1]。为达到钢结构设计耐火极限，GB51249-2017《建筑钢结构防火技术规范》中规定了钢结构可采用的防火保护措施，包括喷涂防火涂料、包覆防火板、包覆柔性毡状材料、外包混凝土等几种方式[2]。钢结构防火保护需要长期保持良好的理化性能，才能在火灾中发挥保护作用。包覆防火板耐久性较好，目前在装配式钢结构建筑中有所应用，缺点是造价高、减少建筑使用面积。日常钢结构防火保护的检测及追踪服务发现，很多工程设计为钢结构防火涂料保护，涂刷初期，涂料外观及理化性能良好，随着时间推移，出现裂纹、脱落等现象，严重影响钢结构耐火极限，有的工程半年内涂层即出现这类情况，甚至完全丧失防火保护的基本功能。图1、图2为工程投入使用后涂层脱落情况。
1防火保护存在的关键问题钢结构建筑
在我国正大规模推广，防火保护使用中大量问题一直客观存在，应予以解决。
1.1钢结构防火保护设计选择不当
钢结构的设计及施工必须依据设计院出具的图纸，部分钢结构建筑在设计阶段通过特殊消防设计，8m以上的钢构件不进行防火保护，目前采用该类方法通过风险评价的钢结构建筑还没有火灾倒塌的相关案例，并且目前无标准对这类设计进行明确规定。钢结构防火保护方式的选择也存在一定问题。部分建筑如北京环球影城主题公园、国家体育馆、奥林匹克公园多功能演播塔、北京市丰台火车站等钢结构建筑的钢梁，由于美观、工期等要求，设计说明中100%指定相关构件采用膨胀型钢结构防火涂料，这类涂料厚度一般在5mm以下，遇火膨胀后形成厚度是原来5倍以上的致密炭质层，对钢结构形成保护，但是目前市场上的假冒伪劣产品多，长期使用时存在防火保护失效的可能性。按照GB14907-2018《钢结构防火涂料》，膨胀型钢结构防火涂料可以分为两类，水基性和溶剂性钢结构防火涂料[3]。其中水基性防火涂料由于天气原因经常遇到施工两天内即剥落的情况；溶剂性钢结构涂料应用过程中，较难达到JG/T415-2013《建筑防火涂料有害物质限量及检测方法》中有害物质限量的要求[4]。在设计时指定这类涂料进行保护，不仅难以达到上述行标的要求，而且对钢结构建筑长期使用的防火安全性产生巨大风险。
1.2防火保护材料不符合标准要求
钢结构防火保护的工程应用日益广泛，材料、施工不合格的现象却屡见不鲜。部分防火材料企业研发生产出优质的材料，企业通过体系认证获得相关的耐火极限报告，但是价格较高，实际工程中采用价廉质次的材料，降低成本，同时影响工程质量。尤其是资质挂靠的部分施工单位或个人采用极低的价格竞标，工程中使用假冒伪劣产品，货源并非来自品牌厂家，大大降低了钢构件的防火安全性能；工程施工中偷工减料，防火涂料涂层厚度不足、局部漏涂，防火板以次充好，在构件转角位置、连接位置的密闭性存在问题。北京市验收管理部门在钢结构防火工程审查时，对全部材料按比例进行见证取样，GB51249-2017规定每一批次抽检一次，由监理或业主方监督，一般在材料刚进场时取样，检测材料对应的黏结强度、抗折强度等性能，但仍会出现工程质量问题。
1.3机构检测人员工作中不符合法规要求
部分检测人员认为钢结构保护检测一劳永逸，在检测工作中联合施工、监理单位弄虚作假；钢结构防火保护检测人员不需要钢结构专业资质，对钢结构构件的类型、耐火极限要求不能明确把握；分包的施工单位委托检测机构进行工程检测的现象屡见不鲜，违反相关法规。检测单位对非膨胀型涂料厚度不足、膨胀型涂料不具备膨胀效果的工程，违规出具工程合格检测报告。某工程施工单位委托第三方机构进行工程检测，获得厚度6mm的合格报告，然而后经审计发现相关问题，业主重新委托其他检测单位，检测结果为不足2mm，不能达到设计要求。
1.4验收环节忽略钢结构防火保护
北京、河北、山东等地长期执行钢结构防火工程的监督验收流程，上海市自2008年5月将防火喷涂工程质量纳入钢结构建筑工程竣工消防验收范畴，实施程序检查和质量抽查，我国部分省市目前缺乏对该项目的检查。
1.5工程使用缺乏管理维护责任人制度
工程按照相关标准验收合格，短期内不应出现严重的质量问题，本应使用五至十年的工程频频在一两年内出现严重的质量问题，必须重新施工，大大增加了社会成本。原因在于防火保护工程后期维护管理、质量鉴定缺乏可依据的标准，不能形成闭环监督，无施工人员等相关责任人承担应有的工程维修费用。某防火保护工程投入使用后，涂层大块脱落影响正常工作，半年时即出现的涂层质量问题，应由施工、建设单位承担相关责任，但是相关人员推诿责任，只能由业主承担所有损失，支付维修费用，对建筑进行维修施工、检测。
1.6缺乏不同环境下长期使用的钢结构建筑数据库
室内、室外、石化等不同环境条件下，钢结构保护材料的耐久性各有不同，在民用建筑内，部分钢构件处于潮湿、设备用房等环境内，其涂层的耐久反应也有所不同。消防设施、建筑其他构件、材料等相关国家标准对相应材料的使用、鉴定、维护等都有较明确规定，如建筑地基的使用，从设计、施工、验收、既有工程的鉴定等都有明确标准，保证基本的使用状态[5]；钢结构加固用胶的设计使用年限，强制性规定其不少于50年；《民用建筑节能条例》中明确规定，在正常使用条件下，保温工程的最低保修期限为5年。但是，钢结构防火保护材料无使用年限的规定。目前各类建筑火灾风险评价过程中，钢结构防火保护部分评价内容及体系缺乏完整性、科学性。既有未经检测工程一旦出现问题，其检测验收报告、工程施工监理违规行为难以追溯，难以确定劣质工程责任期限和责任人。
2解决对策
《中华人民共和国消防法》中明确规定建筑防火应“预防为主，防消结合”，在建筑使用过程中应注意防火检查，消除火灾隐患，其中建筑构件、建筑材料和室内装修、装饰材料的防火性能必须符合国家标准；没有国家标准的，必须符合行业标准[6]。GB50016-2014《建筑设计防火规范》中明确规定建筑构件耐火极限，因此钢结构构件在使用过程中，应达到标准要求。以上6类问题，分属于技术或管理方向，涉及设计、施工、检测、验收等环节，应根据不同情况采用不同对策。
2.1设计阶段选择耐久性良好的保护措施
部分钢结构建筑不做防火保护，应总结相关案例，设立相关标准对高大建筑的钢结构防火设计进行明确规定，可对其存在的火灾隐患与建筑安全之间的关系做出较为明确的判定。针对钢结构防火保护设计选择不当的问题，在钢结构工程设计初期，应该考虑防火保护方式的选择，设计师应推荐耐久性好的防火保护措施，钢结构工程的设计使用年限一般在50年以上，隐蔽钢结构防火保护措施失效，很难进行维修；另外，使用过程中的钢结构建筑维修时，一般需要设备停工、人员撤离，造成较大损失。因此，钢结构建筑设计阶段，除严格执行GB51249-2017中相关条文外，设计防火保护措施时，还应考虑到钢结构建筑长期使用中保护措施的耐久性，减少后期维修支出。选择涂料进行防火保护，建议室内可选择耐久性好的优质非膨胀型钢结构防火涂料、水性防火涂料；环境恶劣的室外和石化领域，膨胀型钢结构防火涂料建议采用环氧类。T/CECS24-2020《钢结构防火涂料应用技术规程》中，建议设计耐火极限大于1.5h的构件采用非膨胀型和环氧类涂料[7]。这两类涂料耐久性好，能够更好地满足钢结构建筑设计年限要求，部分优质涂料在国外已经有超过20年的工程实际应用经验，能够保持完整状态，真正发挥防火保护作用。
2.2委托独立第三方检测单位开展施工阶段检测
我国法规规定建设单位担负工程质量的首要责任，具体到实际工程，应有完善的标准法规监督施工过程，监督施工人员严把进货渠道，严格执行厂家、标准规定的施工方法，工程建设方可通过第三方检测单位监督施工过程的方式进行工程管理。北京某钢结构防火涂料工程为保证施工质量，工人施工过程中，第三方检测单位即时进场检测，对涂料、涂层进行随机抽检，通过该措施进行监督管理，剥落、开裂的涂层被及时清理，重新进行施工。杜绝了假冒伪劣涂料进场，解决了防火保护材料造假、施工偷工减料的问题，保障了工程进度和工程质量。
2.3提高对检测人员的要求，继续完善检测方法
我国目前没有针对钢结构防火保护工程检测人员的资质要求，但是钢结构防火保护工程检测人员应具备基本上岗能力，如明确分辨钢结构相关构件的名称、位置、耐火极限要求；现场检查的书面记录在相关检测要求中已经明确，但影像记录目前还无要求，部分钢结构属于隐蔽工程，应在隐蔽前有完整的视频资料记录，防止纸质记录造假情况。设计人员可与施工、检测单位配合，针对3，2.5，2h不同耐火极限要求的钢构件喷涂2cm左右红、黄、蓝不同色块，尤其特殊承重部位的关键构件，进行针对性监督管理，该方法在相关工程检测中使用，取得较好效果。
2.4钢结构工程验收应审查检测报告
在对钢结构工程进行验收检查、现场监督时，应核查钢结构防火保护材料的耐火极限试验报告、出厂合格报告，结合设计文件，确认钢结构构件防火保护方式，包括涂料的种类和厚度，防火板龙骨、螺钉等支撑固定件的施工方式。重点是工程检测报告，该报告表明工程经过独立的第三方检测机构检测认定，质量得到保障。
2.5编制钢结构工程维修施工标准
工程使用中管理维护的问题，可通过相关标准的编制解决，使防火保护鉴定、维修有规可循。工程维修也需制定相应的措施，如不同涂料在各种情况下，可选择在原有基层上重新涂刷，或将原有涂料铲除，重新涂刷防锈漆及防火涂料。其中隐蔽工程的施工有比较大的难度，维修、检测、施工等应有标准可依，应对工程项目的组织、实施、安全措施等工作内容予以规定。检测单位应在维修施工阶段介入，保证工程质量。某办公楼进行维修时，由于办公室处于分隔使用状态，各层办公室的施工人员不同，施工质量有差距，第三方检测单位根据现场情况，在施工阶段按照办公室分隔，对保护层进行检测，保证了工程质量。
2.6健全钢结构工程使用管理维护手段
应通过既有钢结构建筑现场调研，记录防火保护情况，建立钢结构保护数据库，对既有建筑钢结构防火保护措施进行记录评价，可进行等级判定和划分，确定建筑钢构件的防火保护是否有效。相关标准明确相应的使用年限，是保障钢结构建筑消防安全工作的重要基础。建筑投入使用后，应按相关标准，建立相应维护计划，采用信息化管理手段记录保护层在日常使用中出现的问题，保护层施工、相关生产厂家、施工单位、检测单位等应记录在技术档案内。工程使用过程中的质量管理与监督，有助于科学判定更换或维修防火保护的周期或年限。可对各类型建筑的钢结构防火保护情况及对应的火灾危险性进行定性或定量评价，完善建筑的消防基本信息，为钢结构防火行业的健康快速发展创造良好的条件。
3结论
钢结构的防火保护在实际工程中往往存在质量问题，文中列举了常见的六类问题，并给出相应对策。钢结构建筑防火保护需要建设、设计、施工、检测、验收、使用等单位各司其职，掌握钢结构防火保护工程的关键问题和技术要点，提高防火保护的质量，满足消防安全需要，避免不合格材料的使用而造成社会资源浪费，杜绝事故发生后责任推诿的乱象，提高建筑的安全水平。
作者：王金平 叶一帆 储德文 白云龙 单位：中国建筑科学研究院有限公司 厦门市消防救援支队 佐敦涂料（张家港）有限公司
