Do có độ bền và độ dẻo cao, kết cấu thép có các đặc tính của trọng lượng nhẹ, hiệu suất địa chấn tốt và khả năng chịu lực lớn. Đồng thời, kết cấu thép có thể được xử lý tại hiện trường với thời gian xây dựng ngắn, và vật liệu có thể được tái chế. Do đó, cả tòa nhà kết cấu thép trong và ngoài nước đã được sử dụng rộng rãi.
Giới hạn chịu lửa của kết cấu thép là thời gian khi thành viên mất độ ổn định hoặc tính toàn vẹn và cách điện trong quá trình thử nghiệm khả năng chống cháy tiêu chuẩn.
Mặc dù bản thân thép sẽ không bắt lửa và cháy, các tính chất của thép bị ảnh hưởng rất lớn bởi nhiệt độ, nhưng độ bền va đập của thép giảm 250 C, điểm năng suất và cường độ cuối cùng giảm đáng kể khi nhiệt độ vượt quá 300 C. Dưới Cháy thực tế, nhiệt độ tới hạn mất ổn định cân bằng tĩnh của kết cấu thép là khoảng 500 C, trong khi nhiệt độ chung của trường cháy là 800 - 1000 C. Do đó, kết cấu thép sẽ nhanh chóng xuất hiện biến dạng dẻo và hư hỏng cục bộ dưới nhiệt độ cao lửa, cuối cùng sẽ dẫn đến sự sụp đổ và thất bại của toàn bộ kết cấu thép.
Các biện pháp phòng cháy chữa cháy phải được thực hiện trong tòa nhà kết cấu thép để làm cho tòa nhà có đủ giới hạn chống cháy. Nó có thể ngăn kết cấu thép tăng nhanh đến nhiệt độ tới hạn trong hỏa hoạn và từ biến dạng quá mức đến sập các tòa nhà, do đó có được thời gian quý giá để chữa cháy và sơ tán an toàn cho nhân viên, và tránh hoặc giảm tổn thất do hỏa hoạn.
Các biện pháp phòng cháy chữa cháy cho kết cấu thép có thể được chia thành hai loại theo nguyên tắc của chúng: một là phương pháp chịu nhiệt, hai là phương pháp làm mát bằng nước. Mục đích của các biện pháp này là như nhau: tăng nhiệt độ của thành phần trong thời gian quy định và không vượt quá nhiệt độ tới hạn của nó. Sự khác biệt là phương pháp chống nóng ngăn nhiệt truyền vào thành phần, trong khi phương pháp làm mát bằng nước cho phép nhiệt được truyền đến thành phần, và sau đó nhiệt được truyền để đạt được mục đích.
2.1 Phương pháp chịu nhiệt
Phương pháp cách nhiệt được chia thành phương pháp phun và phương pháp đóng gói theo khả năng chịu nhiệt của vật liệu chống cháy và vật liệu đóng gói. Phun bảo vệ cấu trúc bằng cách phủ hoặc phun sơn chống cháy. Phương pháp đóng gói có thể được chia thành phương pháp đóng gói rỗng và phương pháp đóng gói rắn.
2.1.1 Phương pháp phun
Lớp phủ chống cháy hoặc phun trên bề mặt thép thường được sử dụng để tạo thành lớp bảo vệ chống cháy và cách nhiệt để cải thiện giới hạn chống cháy của kết cấu thép. Phương pháp này đơn giản trong xây dựng, trọng lượng nhẹ, thời gian chịu lửa dài và không bị giới hạn bởi hình dạng hình học của các thành viên thép. Nó có nền kinh tế tốt và khả thi, và được sử dụng rộng rãi. Có nhiều loại lớp phủ chống cháy cho kết cấu thép, có thể được chia thành hai loại: một là lớp phủ chống cháy tráng mỏng (loại B), nghĩa là chất chống cháy mở rộng cho kết cấu thép; lớp kia là lớp phủ dày (loại H).
Lớp phủ chống cháy loại B, độ dày lớp phủ thường là 2-7 mm. Vật liệu cơ bản là nhựa hữu cơ, có tác dụng trang trí nhất định và mở rộng và làm dày ở nhiệt độ cao. Giới hạn chịu lửa có thể đạt 0,5-1,5 H. Lớp phủ chống cháy được tráng mỏng cho kết cấu thép được đặc trưng bởi lớp phủ mỏng, trọng lượng nhẹ và khả năng chống rung tốt. Khi giới hạn chống cháy của kết cấu thép trần và kết cấu thép mái nhẹ là 1,5h hoặc ít hơn, nên chọn lớp phủ chống cháy tráng mỏng cho kết cấu thép. Độ dày của lớp phủ chống cháy loại H thường là 8-50 mm. Nó là dạng hạt. Vật liệu cách nhiệt vô cơ là thành phần chính, với mật độ thấp và độ dẫn nhiệt thấp. Giới hạn chịu lửa có thể đạt 0,5-3,0 H. Lớp phủ chống cháy được phủ dày cho các kết cấu thép thường không bắt lửa, chống lão hóa và bền. Khi giới hạn chống cháy của kết cấu thép trong nhà được che giấu, kết cấu thép toàn nhà cao tầng và kết cấu thép xây dựng nhà xưởng nhiều tầng là hơn 1,5h, nên chọn lớp phủ chống cháy phủ dày.
2.1.2 Phương pháp đóng gói
1) Phương pháp đóng gói rỗng: Tấm chống cháy hoặc gạch chịu lửa thường được sử dụng để đóng gói các thành viên thép dọc theo ranh giới bên ngoài của các thành viên thép. Hầu hết các nhà máy kết cấu thép trong nước trong ngành hóa dầu đều áp dụng phương pháp xây dựng gạch chịu lửa và bọc các thành viên thép để bảo vệ kết cấu thép. Ưu điểm của phương pháp này là cường độ cao và khả năng chống va đập, nhưng nhược điểm là chiếm diện tích lớn và các vấn đề xây dựng. Các tấm nhẹ chống cháy như tấm xi măng cốt sợi, tấm thạch cao và tấm vermiculite được sử dụng làm lớp phủ chống cháy. Phương pháp bọc hộp cho các cấu kiện thép lớn có nhiều ưu điểm, như bề mặt trang trí mịn, chi phí thấp, tổn thất thấp, không gây ô nhiễm môi trường, chống lão hóa, v.v ... Nó có triển vọng tốt để quảng bá.
2) Phương pháp đóng gói rắn: các thành viên thép được đóng gói và bao kín hoàn toàn bằng cách đổ bê tông. Ví dụ, cột thép của Tòa nhà tài chính thế giới Pudong ở Thượng Hải áp dụng phương pháp này. Ưu điểm của nó là cường độ cao và khả năng chống va đập, nhưng nhược điểm của nó là lớp bảo vệ bê tông chiếm một không gian rộng và việc xây dựng rất khó khăn, đặc biệt là trên dầm thép và nẹp chéo.
2.2 Phương pháp làm mát bằng nước
Phương pháp làm mát nước bao gồm phương pháp làm mát phun nước và phương pháp làm mát bằng nước.
2.2.1 Phương pháp làm mát bằng nước phun
Phương pháp làm mát phun nước là bố trí hệ thống phun tự động hoặc thủ công trên đỉnh kết cấu thép. Trong trường hợp hỏa hoạn, hệ thống phun được bắt đầu tạo thành một màng nước liên tục trên bề mặt kết cấu thép. Khi ngọn lửa lan sang bề mặt kết cấu thép, sự bốc hơi nước sẽ lấy đi nhiệt và làm chậm quá trình xây dựng kết cấu thép để đạt đến nhiệt độ tới hạn. Phương pháp làm mát bằng nước phun đã được sử dụng trong tòa nhà của Đại học Xây dựng thuộc Đại học Tongji.
2.2.2 Phương pháp làm mát bằng nước
Phương pháp làm mát đầy nước là làm đầy các thành viên thép rỗng bằng nước. Thông qua sự lưu thông của nước trong kết cấu thép, nhiệt của thép được hấp thụ. Vì vậy, kết cấu thép có thể duy trì nhiệt độ thấp hơn trong đám cháy, và sẽ không mất khả năng chịu lực vì nhiệt độ tăng cao. Để ngăn ngừa rỉ sét và hình thành băng, nên thêm chất chống gỉ và chất chống đông vào nước. Phương pháp làm mát chứa đầy nước được sử dụng cho các cột thép của Tòa nhà Công ty Thép Hoa Kỳ 64 tầng ở Pittsburgh, Hoa Kỳ.