從鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)談鋼結(jié)構(gòu)的防火

1、從鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)談鋼結(jié)構(gòu)的防火從鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)談鋼結(jié)構(gòu)的防火1 1、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)目錄目錄2 2、鋼結(jié)構(gòu)的防火、鋼結(jié)構(gòu)的防火3 3、個(gè)人觀點(diǎn)、個(gè)人觀點(diǎn)1 1、輕質(zhì)高強(qiáng)、輕質(zhì)高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差鋼與混凝土對(duì)比鋼與混凝土對(duì)比Q235Q235C30C30輕質(zhì)輕質(zhì)材料的質(zhì)量密度與強(qiáng)度的比值材料的質(zhì)量密度與強(qiáng)度的比值 小小Q235鋼鋼C30混凝土混凝土fmf/107 . 37 . 14mf/10174Q235鋼鋼 密度密度：7850kg/m3 強(qiáng)度強(qiáng)度： 215N/mm2 C30混凝土混凝土 密度密度：2

2、450kg/m3 強(qiáng)度強(qiáng)度：14.3N/mm2 加拿大蒙特利爾世界博覽會(huì)美國館，直徑為加拿大蒙特利爾世界博覽會(huì)美國館，直徑為76M76M，高，高60M60M。大跨結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu)國家大劇院國家大劇院 總建筑面積近總建筑面積近1515萬平方米，該工程外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢萬平方米，該工程外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸圓球形，東西長軸212.2m212.2m，南北短軸，南北短軸143.64m143.64m，總高度，總高度46.285m46.285m。設(shè)計(jì)為法國。設(shè)計(jì)為法國巴黎機(jī)場公司安德魯建筑師，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)巴黎機(jī)場公司安德魯建筑師，整體結(jié)構(gòu)用鋼量達(dá)67506750噸。

3、噸。 大跨結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu) 國家體育場建筑體形上像鳥巢，建筑面積國家體育場建筑體形上像鳥巢，建筑面積25.8m25.8m2 2?？扇菁{?？扇菁{1010萬人。平萬人。平面為橢圓形，長軸面為橢圓形，長軸340m340m，短軸，短軸292m292m。屋蓋中間有一個(gè)。屋蓋中間有一個(gè)146m146m76m76m的開口，這的開口，這部分將設(shè)計(jì)成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達(dá)部分將設(shè)計(jì)成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達(dá)1616萬噸。萬噸。國家體育館國家體育館大跨結(jié)構(gòu)大跨結(jié)構(gòu)上海金茂大廈上海金茂大廈 位于上海浦東新區(qū)，陸位于上海浦東新區(qū)，陸家嘴金融貿(mào)易中心，采用家嘴金融貿(mào)易中心，采用鋼筋混凝

4、土核心筒，外框鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱結(jié)構(gòu)。鋼骨混凝土及鋼柱結(jié)構(gòu)。建筑面積建筑面積28.928.9萬萬m m2 2，地下，地下3 3層，地上層，地上8888層，建筑高度層，建筑高度420.5m420.5m，總用鋼量，總用鋼量1800018000噸。噸。設(shè)計(jì)者為美國設(shè)計(jì)者為美國S.O.MS.O.M事務(wù)所。事務(wù)所。 高層結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu)上海環(huán)球金融中心上海環(huán)球金融中心 位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，毗位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，毗鄰金貿(mào)大廈，是以日本森大廈鄰金貿(mào)大廈，是以日本森大廈株式會(huì)社為中心，聯(lián)合日本、株式會(huì)社為中心，聯(lián)合日本、美國等美國等4040多家企業(yè)投資興建的多家企業(yè)投資興建的項(xiàng)目。工程占地

5、面積為項(xiàng)目。工程占地面積為3 3萬萬m m2 2，總建筑面積達(dá)總建筑面積達(dá)38.1638.16萬萬m m2 2。該工。該工程地上程地上101101層，地下層，地下3 3層，建筑層，建筑主體高度達(dá)主體高度達(dá)492m492m，總用鋼量，總用鋼量2600026000噸，采用鋼筋混凝土核心噸，采用鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱結(jié)筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱結(jié)構(gòu)，構(gòu)，20082008年竣工。年竣工。高層結(jié)構(gòu)高層結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理 Design Principles of Steel Structure序號(hào)名 稱城市建成年份層數(shù)高度米用途1哈里法塔迪拜2010160828多功能2臺(tái)北10

6、1臺(tái)北2004101508多功能3上海環(huán)球金融中心上海2008101492多功能4PetronasTower吉隆坡199688450多功能5Sears Tower芝加哥19741974110443辦公6金茂大廈上海199888421多功能7Empire State Building紐約19311931102381辦公8中環(huán)廣場香港199278374辦公9中銀大廈香港198970369辦公10T&C Tower高雄199785348多功能 1 1、輕質(zhì)高強(qiáng)、輕質(zhì)高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差 汶川地震中都江

7、堰市華夏廣場小區(qū)，底部兩層整體倒塌汶川地震中都江堰市華夏廣場小區(qū)，底部兩層整體倒塌 汶川地震中絕大部分鋼結(jié)構(gòu)建筑安然無恙汶川地震中絕大部分鋼結(jié)構(gòu)建筑安然無恙第一章第一章 緒緒 論論 混凝土結(jié)構(gòu) 砌體結(jié)構(gòu) 鋼結(jié)構(gòu)2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好 日本阪神大地震過后的鋼結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)日本阪神大地震過后的鋼結(jié)構(gòu)住宅小區(qū)1 1、輕質(zhì)高強(qiáng)、輕質(zhì)高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差 根據(jù)紐約市政府統(tǒng)計(jì)根據(jù)紐約市政府統(tǒng)計(jì), ,世貿(mào)中心倒塌造成世貿(mào)中心倒塌造成損失損失6767億美元億美

8、元; ;計(jì)算機(jī)及其它辦公設(shè)備共計(jì)算機(jī)及其它辦公設(shè)備共計(jì)損失計(jì)損失120120億美元億美元; ;重建大樓將耗資重建大樓將耗資5353億美億美元元; ;紐約市政府還要花費(fèi)紐約市政府還要花費(fèi)110110億美元用來安億美元用來安撫數(shù)千名遇難者家屬。并且由于這次的災(zāi)撫數(shù)千名遇難者家屬。并且由于這次的災(zāi)難事件難事件, ,造成了以后長時(shí)間周邊和世界經(jīng)造成了以后長時(shí)間周邊和世界經(jīng)濟(jì)的惡劣影響。濟(jì)的惡劣影響。鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤其需要考慮鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)尤其需要考慮防火問題！防火問題！現(xiàn)代文明社會(huì)：現(xiàn)代文明社會(huì)：天災(zāi)人禍天災(zāi)人禍共存！共存！1 1、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性鋼結(jié)構(gòu)的防火鋼結(jié)構(gòu)的防火2 2、鋼結(jié)

9、構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性防治、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性防治 一般在一般在300300400400時(shí)時(shí), ,其強(qiáng)度開始迅其強(qiáng)度開始迅速下降。到速下降。到500500左右左右, ,其強(qiáng)度下降到其強(qiáng)度下降到40%40%50%,50%,鋼材的力學(xué)性能鋼材的力學(xué)性能, ,諸如屈服點(diǎn)、諸如屈服點(diǎn)、抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及荷載能力等都迅抗壓強(qiáng)度、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降速下降, ,低于建筑結(jié)構(gòu)所要求的屈服強(qiáng)度低于建筑結(jié)構(gòu)所要求的屈服強(qiáng)度, ,也就是低于建筑結(jié)構(gòu)的承載許用應(yīng)力也就是低于建筑結(jié)構(gòu)的承載許用應(yīng)力, ,一一般裸露鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有十幾分鐘般裸露鋼結(jié)構(gòu)耐火極限只有十幾分鐘 若用沒有防火涂層的普通建筑用鋼作若用沒

10、有防火涂層的普通建筑用鋼作為建筑物承載的主體為建筑物承載的主體, ,一旦發(fā)生火災(zāi)一旦發(fā)生火災(zāi), ,則建則建筑物會(huì)迅速坍塌筑物會(huì)迅速坍塌, ,對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安對(duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全造成嚴(yán)重的損失。全造成嚴(yán)重的損失。1 1、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性鋼結(jié)構(gòu)的防火鋼結(jié)構(gòu)的防火2 2、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性防治、鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性防治1 1、混凝土包覆、混凝土包覆鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性防治鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危險(xiǎn)性防治2 2、防火板包覆、防火板包覆3 3、采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料、采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料4 4、耐火剛、耐火剛混凝土包覆混凝土包覆 (1)(1)外砌粘土磚防護(hù)外砌粘土磚防護(hù), ,

11、一般用厚一般用厚120 mm120 mm普通粘普通粘土磚土磚, ,耐火極限可達(dá)耐火極限可達(dá)3 h3 h左右。左右。 (2) (2)用普通水泥混凝土將鋼結(jié)構(gòu)包裹起來用普通水泥混凝土將鋼結(jié)構(gòu)包裹起來, ,即我即我們通常意義上說的鋼管們通常意義上說的鋼管( (筋筋) )混凝土結(jié)構(gòu)?；炷粱炷两Y(jié)構(gòu)。混凝土可參與工作可參與工作( (如勁性混凝土結(jié)構(gòu)如勁性混凝土結(jié)構(gòu)),),也可以只起保也可以只起保護(hù)作用。厚護(hù)作用。厚100 mm100 mm時(shí)時(shí), ,耐火極限可達(dá)耐火極限可達(dá)3 h3 h左右。左右。 (3) (3)用金屬網(wǎng)外包砂漿防護(hù)用金屬網(wǎng)外包砂漿防護(hù), ,這其中的金屬網(wǎng)起這其中的金屬網(wǎng)起到骨架增強(qiáng)的作

12、用。到骨架增強(qiáng)的作用。防火板包覆防火板包覆 作為鋼結(jié)構(gòu)直接包敷保護(hù)法的一種作為鋼結(jié)構(gòu)直接包敷保護(hù)法的一種, ,防火板保護(hù)鋼防火板保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)早已在建筑工程中應(yīng)用。早期使用的防火保護(hù)板材結(jié)構(gòu)早已在建筑工程中應(yīng)用。早期使用的防火保護(hù)板材主要有蛭石混凝土板、珍珠巖板、石棉水泥板和石膏板主要有蛭石混凝土板、珍珠巖板、石棉水泥板和石膏板, ,還有的是采用預(yù)制混凝土定型套管。板材通過水泥砂漿還有的是采用預(yù)制混凝土定型套管。板材通過水泥砂漿灌縫、抹灰與鋼構(gòu)件固定灌縫、抹灰與鋼構(gòu)件固定, ,或以合成樹脂粘結(jié)或以合成樹脂粘結(jié), ,也可采用也可采用釘子或螺絲固定。這些傳統(tǒng)的防火板材雖能在一定程度釘子或螺絲固定。這些

13、傳統(tǒng)的防火板材雖能在一定程度上提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間上提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間, ,但存在著明顯的不足。因此但存在著明顯的不足。因此人們只好把重點(diǎn)投向防火涂料人們只好把重點(diǎn)投向防火涂料, ,板材保護(hù)法因而發(fā)展緩板材保護(hù)法因而發(fā)展緩慢。慢。采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料 以上兩種方法要使鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的防火要以上兩種方法要使鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到規(guī)定的防火要求需要相當(dāng)厚的保護(hù)層求需要相當(dāng)厚的保護(hù)層, ,這樣必然會(huì)增加構(gòu)件質(zhì)這樣必然會(huì)增加構(gòu)件質(zhì)量和占用較多的室內(nèi)空間量和占用較多的室內(nèi)空間, ,另外對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)、另外對(duì)于輕鋼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和異形鋼結(jié)構(gòu)等網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和異形鋼結(jié)構(gòu)等, ,采用這兩種方

14、法也不采用這兩種方法也不適合。在這種情況下適合。在這種情況下, ,采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料較為采用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料較為合理。合理。 鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工簡便鋼結(jié)構(gòu)防火涂料施工簡便, ,無須復(fù)雜的工具無須復(fù)雜的工具即可施工即可施工, ,重量輕、造價(jià)底重量輕、造價(jià)底, ,而且不受構(gòu)件的幾何而且不受構(gòu)件的幾何形狀和部位的限制。國外自上世紀(jì)形狀和部位的限制。國外自上世紀(jì)5050年代以來就年代以來就采用防火涂料施涂鋼結(jié)構(gòu)表面采用防火涂料施涂鋼結(jié)構(gòu)表面, ,火災(zāi)時(shí)能形成耐火災(zāi)時(shí)能形成耐火隔熱保護(hù)層火隔熱保護(hù)層, ,以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限, ,滿足建滿足建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范要求筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范要求,

15、,減少建筑物鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)災(zāi)減少建筑物鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)災(zāi)害。害。采用耐火剛采用耐火剛 噴涂、防火板、混凝土等防火保護(hù)措施工作噴涂、防火板、混凝土等防火保護(hù)措施工作費(fèi)工費(fèi)時(shí)費(fèi)工費(fèi)時(shí), ,還增加了建筑結(jié)構(gòu)的重量還增加了建筑結(jié)構(gòu)的重量, ,延長了工期延長了工期, ,提高了建造成本。研制和應(yīng)用耐火鋼正是為了減提高了建造成本。研制和應(yīng)用耐火鋼正是為了減薄或取消耐火涂層。耐火鋼也不同于普通的耐熱薄或取消耐火涂層。耐火鋼也不同于普通的耐熱鋼鋼, ,耐熱鋼對(duì)鋼的高溫性能耐熱鋼對(duì)鋼的高溫性能, ,如高溫持久強(qiáng)度、蠕如高溫持久強(qiáng)度、蠕變強(qiáng)度、疲勞性能等有嚴(yán)格的要求變強(qiáng)度、疲勞性能等有嚴(yán)格的要求; ;采用耐火剛采用耐火剛 耐

16、火鋼在性能上它不需要長時(shí)間的高溫強(qiáng)度耐火鋼在性能上它不需要長時(shí)間的高溫強(qiáng)度, ,只要在只要在600600左右的高溫下保持左右的高溫下保持1 13 3小時(shí)后其屈小時(shí)后其屈服強(qiáng)度值不低于室溫?cái)?shù)值的服強(qiáng)度值不低于室溫?cái)?shù)值的2/3,2/3,以保證結(jié)構(gòu)的安以保證結(jié)構(gòu)的安全性全性, ,保證人員、重要物資等在結(jié)構(gòu)坍塌前能安保證人員、重要物資等在結(jié)構(gòu)坍塌前能安全地撤離火災(zāi)現(xiàn)場。全地撤離火災(zāi)現(xiàn)場。個(gè)人觀點(diǎn)個(gè)人觀點(diǎn) 雖然鋼結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的性能被廣泛應(yīng)用于雖然鋼結(jié)構(gòu)由于其獨(dú)特的性能被廣泛應(yīng)用于建筑場合建筑場合, ,但是由于其固有的缺點(diǎn)但是由于其固有的缺點(diǎn), ,我們?cè)趹?yīng)用中我們?cè)趹?yīng)用中, ,要采取不同的方法手段來解決這個(gè)問題要采取不同的方法手段來解決這個(gè)問題, ,關(guān)鍵是關(guān)鍵是由場合、耐火極限要求、成本等因數(shù)綜合考慮由場合、耐火極限要求、成本等因數(shù)綜合考