钢结构因其自重轻、强度高、延展性好等优点,被广泛应用于体育馆、大剧院、高层建筑等。钢材虽然不能燃烧,但其导热系数很大,使得耐火性能差,在没有防火保护的情况下,耐火极限只有15分钟,达不到我国建筑设计防火规范的要求。当火灾发生时,建筑物由于受到高温作用,其承载能力必然会显著降低,进而导致坍塌,导致人员伤亡和经济损失。因此,必须对钢结构建筑做防火保护措施。然而,采用涂刷防火涂层是一种最实用、最有效的方法。本文以聚磷酸铵为脱水催化剂、季戊四醇为成炭剂和三聚氰胺为发泡剂组成膨胀阻燃体系。通过正交试验确定了三者对涂层发泡膨胀的影响主次因素,依次是聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺。当膨胀阻燃体系中聚磷酸铵、季戊四醇和三聚氰胺的掺量分别为40%-60%,20%-40%和5%-20%时,耐火性能最优。采用单因素分析法,对可膨胀石墨和纳米氢氧化镁的掺量对防火涂层耐火性能的影响进行分析。结果表明,可膨胀石墨掺量为0.01%-0.1%,纳米氢氧化镁掺量为0.1%-0.2%时,钢结构防火涂料耐火性能较好,耐火极限为50分钟左右。通过对高温后Q345钢材力学性能的试验研究,描述了高温后钢材的表面特征,探讨了钢材受热温度、涂刷防火涂层厚度和不同冷却方式对高温后钢材力学性能的影响,并建立了高温冷却后钢材的屈服强度-受热温度、抗拉强度-受热温度、弹性模量-受热温度和伸长率-受热温度的曲线。试验表明:在25℃~500℃阶段内,自然冷却和浸水冷却两种冷却方式对高温后的Q345钢材的屈服强度、抗拉强度、弹性模量和伸长率没有显著影响;500℃时,空白试件和涂层厚度为1mm和2 mm厚度的试件比常温空白试件的屈服强度分别降低了10.8%、6.4%和4.9%;空白试件和涂刷1mm和2 mm厚度的防火涂层试件比常温空白试件的抗拉强度分别降低了16.8%、7.4%和4.4%。通过ABAQUS有限元分析软件对是否涂刷防火涂层的钢板试件进行瞬态热分析得到其不同时刻的温度云图及温度值。结果分析证明了涂刷防火涂层可以有效阻隔热量的传递。未涂刷防火涂层的试件在300s时的背面温度就高于300℃,而涂刷防火涂层的试件在3000s时的背面温度仅达到300℃。与模拟结果在2520s时达到300℃,误差仅在15%以内。