Datorită rezistenței și ductilității sale ridicate, structura din oțel are caracteristicile de greutate ușoară, performanțe seismice bune și capacitate mare de rulare. În același timp, structura de oțel poate fi prelucrată pe câmp cu o perioadă scurtă de construcție, iar materialul poate fi reciclat. Prin urmare, atât clădirile de structură din oțel interne cât și străine au fost utilizate pe scară largă.
Limita de rezistență la foc a structurii de oțel se referă la momentul în care membrul pierde stabilitatea sau integritatea și izolarea în timpul testului standard de rezistență la foc.
Deși oțelul în sine nu se va aprinde și nu arde, proprietățile oțelului sunt foarte afectate de temperatură, dar rezistența la impact a oțelului la 250 C scade, iar punctul de randament și rezistența finală scad semnificativ atunci când temperatura depășește 300 C. foc real, temperatura critică a pierderii stabilității echilibrului static al structurii de oțel este de aproximativ 500 C, în timp ce temperatura generală a câmpului de foc este de 800 - 1000 C. Prin urmare, structura de oțel va apărea rapid deformare plastică și deteriorare locală sub temperatura ridicată a incendiu, care va duce în cele din urmă la prăbușirea și defectarea structurii de oțel în ansamblu.
Măsurile de protecție împotriva incendiilor trebuie luate în clădirea cu structură de oțel pentru a face ca clădirea să aibă o limită suficientă de rezistență la foc. Poate împiedica structura din oțel să se ridice rapid la temperatura critică în foc și de la o deformare excesivă până la prăbușirea clădirilor, câștigând astfel timp prețios pentru stingerea incendiilor și evacuarea în siguranță a personalului și evitarea sau reducerea pierderilor cauzate de incendiu.
Măsurile de protecție împotriva incendiilor pentru structurile din oțel pot fi împărțite în două categorii după principiile lor: una este metoda rezistenței la căldură, cealaltă este metoda de răcire a apei. Scopul acestor măsuri este același: creșterea temperaturii componentei în timpul specificat și să nu depășească temperatura critică. Diferența este că metoda rezistentă la căldură împiedică transferarea căldurii către componentă, în timp ce metoda de răcire a apei permite transferul de căldură către componentă, iar apoi căldura este transferată pentru a atinge scopul.
2.1 Metoda rezistenței termice
Metoda de izolare termică este împărțită în metoda de pulverizare și metoda de încapsulare în funcție de rezistența la căldură a acoperirii ignifuge și a materialului de încapsulare. Pulverizarea protejează structura prin acoperire sau prin pulverizare de acoperiri ignifuge. Metoda de încapsulare poate fi împărțită în metoda de încapsulare scobită și metoda de încapsulare solidă.
2.1.1 Metoda de pulverizare
Învelișul sau stropirea ignifugă pe suprafața oțelului este de obicei utilizat pentru a forma un strat de protecție rezistent la foc și termoizolant pentru a îmbunătăți limita rezistentă la foc a structurii de oțel. Această metodă este simplă în construcție, ușoară în greutate, lungă în timp refractar și nu este limitată de forma geometrică a elementelor din oțel. Are o economie bună și practicabilitate și este utilizat pe scară largă. Există multe tipuri de învelitori ignifuge pentru structurile din oțel, care pot fi împărțite în două categorii: unul este acoperirea cu protecție ignifugă (categoria B), adică ignifuguri pentru structurile din oțel; cealaltă este acoperirile groase (categoria H).
Acoperiri ignifuge de clasa B, grosimea acoperirii este, în general, de 2-7 mm. Materialul de bază este rășina organică, care are un efect decorativ și se extinde și se îngroașă la temperaturi ridicate. Limita refractară poate atinge 0,5-1,5 H. Învelișurile ignifuge acoperite pentru structurile din oțel se caracterizează prin acoperire subțire, greutate ușoară și rezistență bună la vibrații. Atunci când limita de rezistență la foc a structurii din oțel gol și a structurii ușoare a acoperișului este de 1,5 ore sau mai puțin, ar trebui să fie selectat stratul de protecție ignifugă subțire pentru structura din oțel. Grosimea acoperirilor ignifuge de tip H este, în general, de 8-50 mm. Este granulară. Materialul termoizolant anorganic este componenta principală, cu densitate mică și conductivitate termică scăzută. Limita refractară poate atinge 0,5-3,0 H. Acoperirile ignifuge acoperite pentru structurile din oțel sunt în general neinflamabile, rezistente la îmbătrânire și durabile. Atunci când limita de rezistență la foc a structurii de oțel interioare ascunse, structura din oțel de înaltă înălțime și structura din oțel din fabrică cu mai multe etaje este de peste 1,5 ore, ar trebui să fie selectate acoperiri ignifuge cu strat gros.
2.1.2 Metoda de încapsulare
1) Metoda de încapsulare golă: placa rezistentă la foc sau cărămida refractară sunt utilizate în general pentru a încapsula elemente de oțel de-a lungul graniței exterioare a elementelor de oțel. Majoritatea fabricilor de structuri de oțel interne din industria petrochimică adoptă metoda de construire a cărămizilor refractare și a ambalajelor din oțel pentru a proteja structura de oțel. Avantajele acestei metode sunt rezistența ridicată și rezistența la impact, dar dezavantajele sunt spații mari ocupate și probleme de construcție. Ca acoperire rezistentă la foc se folosesc plăci ușoare rezistente la foc, cum ar fi placa de ciment armat cu fibre, placa de gips și placa vermiculită. Metoda de ambalare a cutiei pentru componente mari din oțel are multe avantaje, cum ar fi suprafața de decorare netedă, costuri reduse, pierderi reduse, fără poluare a mediului, rezistență la îmbătrânire, etc. Are perspective bune de promovare.
2) Metoda de încapsulare solidă: elementele din oțel sunt încapsulate și închise complet prin turnarea betonului. De exemplu, coloana de oțel a Pudong World Financial Building din Shanghai adoptă această metodă. Avantajele sale sunt rezistența ridicată și rezistența la impact, dar dezavantajele sale sunt că stratul de protecție al betonului ocupă un spațiu mare, iar construcția este dificilă, în special pe grinzile de oțel și bretele diagonale.
2.2 Metoda de răcire a apei
Metoda de răcire cu apă include metoda de răcire prin pulverizare cu apă și metoda de răcire a umplerii cu apă.
2.2.1 Metoda de răcire prin pulverizare cu apă
Metoda de răcire prin pulverizare cu apă este de a aranja un sistem de pulverizare automată sau manual pe partea superioară a structurii de oțel. În caz de incendiu, sistemul de pulverizare este început să formeze o peliculă de apă continuă pe suprafața structurii de oțel. Când flacăra se răspândește pe suprafața structurii de oțel, evaporarea apei îndepărtează căldura și întârzie clădirea structurii de oțel pentru a atinge temperatura critică. Metoda de răcire prin pulverizare cu apă a fost folosită în clădirea Colegiului de Construcții Civile din Universitatea Tongji.
2.2.2 Metoda de răcire umplută cu apă
Metoda de răcire umplută cu apă constă în umplerea de apă a elementelor goale din oțel. Prin circulația apei în structura de oțel, căldura oțelului în sine este absorbită. Pentru ca structura din oțel să poată menține o temperatură mai scăzută în foc și nu va pierde capacitatea de rulare din cauza creșterii ridicate a temperaturii. Pentru a preveni formarea de rugină și gheață, trebuie adăugate în apă antigust și antigel. Metoda de răcire umplută cu apă este folosită pentru coloanele de oțel ale clădirii companiei americane de oțel de 64 de etaje din Pittsburgh, SUA.