今年4月，重庆江北国际机场T3B航站楼及第四跑道项目正式投入运营。该航站楼是目前全球面积最大的单体卫星厅，总建筑面积约36万平方米，运用大跨度钢结构来实现“鲲鹏展翅”的设计理念。
为了确保工程项目的高质量和安全性，T3B航站楼的钢结构防火保护设计结合多位专家学者的研究成果和实验论证，为防火保护工程设计与管理、技术标准实施、防火保护方案论证、防火保护施工工艺等领域提供了先进的示范经验。
图片来源：中建西南院
钢结构防火保护工程的演变
随着大型公共建筑的快速发展，钢结构及钢管混凝土组合结构在诸多项目中应用增多，例如机场航站楼、交通枢纽、体育场馆等，对钢结构防火保护提出了更高的要求。
然而，钢结构防火是公认的消防安全难点。钢结构、铝型材等金属底材的抗火性能较低，如果不受保护，则可能在短短 5-15分钟就达到临界温度，导致钢结构失去承载能力和区域防火隔离能力。因此，钢结构防火保护工程对于保障人民群众的生命财产至关重要。
我国的钢结构的防火保护设计方法经历了从实验方法到计算方法的转变。2017年，我国推出第一部基于耐火承载力验算的钢结构防火保护国家标准GB51249-2017《建筑钢结构防火技术规范》。该标准明确要求钢结构防火保护设计应基于钢构件的耐火承载力验算，从而实现设计方法的科学化、定量化和精细化。
作为严格执行GB51249-2017技术框架的防火工程，重庆江北国际机场T3B航站楼（以下简称“T3B航站楼”）钢结构防火保护项目在钢结构防火保护方面进行了新标准的实践，各方的管理方法、涂装技术和知识解读都经历了一次迭代升级，为未来类似工程提供了重要的技术参考和借鉴意义。
兼顾多重需求的防火涂料与钢结构防火保护设计
T3B航站楼的钢结构防火涂料工程从2023年2月开始，历经1年左右，涂装范围包括M 区中央大厅屋盖网架、幕墙钢结构及室内外钢柱。该项目由中建西南院主导设计，从设计阶段就与高校专家、涂料企业和施工单位深度合作，其重点是需要兼顾安全性、经济性与美观性，避免为追求造型而过度耗费材料、或因成本控制而牺牲美学。
防火保护材料的选型
针对防火等级为一级（设计耐火极限3.0小时）的外露钢管混凝土柱，如何去平衡视觉效果、造价工期以及满足耐火时间要求成为了设计团队的工作重心。钢结构和钢-混凝土组合结构通常需要采用防火保护措施才能达到实际工程中设计耐火极限的要求。防火板包覆或墙体包封会显著影响建筑构件尺度和美观性，无法满足视觉效果的要求，因此，设计团队采用了防火涂料作为T3B航站楼的钢结构防火保护方案。
防火涂料基本可以分为两种类型，膨胀型或非膨胀型防火涂料。非膨胀型防火涂料（又称厚型防火涂料）属于无机材料，其防火性能依赖于涂层厚度可以满足3.0小时的耐火极限。尽管造价更为经济，但其外观较为粗糙，需额外进行美化处理，增加了材料与人工成本。
膨胀型防火涂料则是一种在高温下通过化学反应膨胀发泡形成致密碳化层的防火材料，其主要成分包括成碳剂、发泡剂和催化剂。在常温下，涂料呈薄层漆膜状，施工后钢结构表面平整光滑，具有良好的装饰性。
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因此，T3B航站楼钢结构防火保护项目在不同区域的钢结构上采用了差异化的防火保护方式。对于被装饰装修所遮蔽的隐藏钢结构，选用了更为经济的非膨胀型防火涂料；对于暴露在旅客视线范围内、对视觉效果影响较大的外露钢结构，如柱子及部分屋顶网架，采用了可满足饰面效果的膨胀型防火涂料。
但这一选择也带来了新的挑战。根据现行规范中的防火涂料评定等级，膨胀型防火涂料在钢结构构件上的使用场景建议不超过2.0小时，而此次T3B航站楼防火保护工程大厅、指廊等支撑屋盖的外露钢管混凝土柱设计耐火极限为3.0小时。针对这个问题，设计团队利用了钢管与混凝土材料结合的方式来提升结构柱的耐火性能，再采用膨胀型防火涂料作为防火保护层。
另外，工程中有较大尺度的钢管混凝土柱的钢管构件为通过多段管件、板件拼接而成，构件局部有明显的外露余焊高度且难以打磨，涂装技术方案要求实现在钢结构表面找平并提供防火涂料施工的基层，现行规范中尚缺乏相应技术条文依据。
在此技术需求下，选用膨胀型防火涂料为防火保护材料，与防腐配套及额外的找平材料层共同形成复合涂装构造，受保护的钢管混凝土柱能否有效、可靠地满足 3.0 小时设计耐火极限；所选用的找平材料是否能与防火、防腐层在高温下有良好的共同工作性能以保证建筑结构火灾安全，成为了本次项目论证的焦点。
防火涂料方案
T3B航站楼项目的被动防火方案选用了PPG STEELGUARD™ FM550膨胀型防火涂料，其敷设区域包括：M区中央大厅屋盖80m×552m网架、48m大连桥以及室内外钢管混凝土柱。
为确保其性能满足航站楼钢结构的防火需求，设计团队进行了专项评估工作并进行了耐火承载力验算。根据验算结果，最终确定了PPG STEELGUARD™ FM550膨胀型防火涂料的设计参数和构造。
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针对需要实施找平的余焊尺寸问题，落地的涂料体系方案为：在防腐底漆和中漆之上依次敷设找平材料、膨胀型防火涂料、带抛光的面层材料、以及确保耐候性的氟碳面漆与聚氨酯面漆。
同时，PPG作为涂料厂家，配合广西大学与中建西南院的专业团队，在天津消防所进行钢管混凝土柱耐火时间实验。从钢结构防火涂料、装饰找平材料及面漆等的施工、养护、检测到综合评定，整个周期超过一年。
展望未来：钢结构防火防腐与装饰涂料设计一体化趋势
钢结构防火涂料的技术和设计思路正在发生极大的转变。在上世纪，膨胀型防火涂料曾被明确禁止用于耐火极限超过1.5小时的钢结构项目。然而，随着行业的发展以及在第三方试验数据支持下，技术先进的钢结构膨胀型防火涂料逐渐被接受并应用于耐火极限为2.0小时的项目中，并在此次T3B航站楼项目中满足了钢管混凝土结构3.0小时设计耐火极限的要求。
钢结构的涂料体系已逐步发展为集防腐、防火、装饰功能于一体的产品体系，在涂料一体化设计趋势中，根据钢结构应用环境的特点，设计相应的防腐、防火和装饰涂层来保障钢结构的安全、美观和耐久。这一趋势与我国倡导的高质量建筑发展理念以及“四型机场”的大型交通枢纽发展理念高度契合。中国钢结构行业正从“大国”向“强国”迈进，防火涂料技术的进步为这一转型提供了重要支撑。
以PPG最新的产品技术为例，钢结构防火保护可完全去除找平涂层和可抛光涂层，仅保留防腐、防火和面漆三层涂层体系。比如应用CECS24标准中包含的环氧膨胀型防火涂料，这将对钢结构涂料一体化设计带来进一步优化。
通过涂层改换与合理搭配，同一钢结构涂层体系内所包含的涂料种类和涂层构造将被简化，有助于提高钢结构防火安全性，降低涂装工艺的复杂性，大大减少工程质量风险，使建筑钢结构变得更安全、耐久、美观，创造更高的社会和经济效益。同时，结构材料的创新（如钢混凝土组合结构和耐火钢）也与防火材料的提升相辅相成，共同推动行业进步。
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文章来源：PPG
责任编辑：陆虎
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