建筑鋼結構耐火性能的改善(doc6)

1、.：.；建筑鋼構造耐火性能的改善張 軍馬鞍山市公安局花山分局消防科，安徽 馬鞍山 243000摘 要：鋼構造作為建筑構造的一種方式，在建筑業(yè)中得到廣泛運用。本文分析了建筑鋼構造耐火性能較差的緣由，指出對建筑鋼構造必需進展一定的防火處置。最后引見了幾種改善鋼構造耐火性能的改善方法。關鍵詞：鋼構造；耐火性能；防火設計中圖分類號： 文獻標識碼：Improvements of fire-resistant capability of steel structure in buildingZHANG Jun Fire Fighting Section ,Maanshan Public Safety Bu

2、reau Huashan Branch, Maanshan 243000,ChinaAbstract：As one kind of structure, steel structure is widely used in architecture and building industry. Reasons why steel structure is relatively poor are analyzed in this paper, disposal must be done to steel structure in building. In the end, several meth

3、ods that can improve fire-resistant capability of steel structure are introduced.Key words：steel structure；fire-resistant capability；fire resistant design 前言鋼構造具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工進度快、構造占用面積少、工業(yè)化程度高等一系列優(yōu)點，它與混凝土構造相比，環(huán)保且更有利于建筑產(chǎn)業(yè)化的開展。因此高層、超高層建筑和一些有特殊要求的工業(yè)與民用建筑采用鋼構造的較多。目前，我國是世界鋼產(chǎn)量第一的國家，有關部門正在研討進一步在房屋建筑中擴展

4、鋼構造的運用范圍。但從防火角度看，鋼構造雖然是不熄滅體，但很不耐火。由于混凝土資料價錢低廉，可塑性好，耐火性能好，維護保養(yǎng)費低等優(yōu)點，目前鋼筋混凝土構造依然是住宅建筑中運用最廣的構造資料。因此提高鋼構造的耐火性能是推行鋼構造建筑的關鍵。只需提高鋼構造的防火性能才干充分發(fā)揚鋼構造節(jié)能建筑的優(yōu)勢。1鋼構造耐火性能分析1.1火災情況下鋼材主要性能的變化鋼構造最致命的弱點是鋼的耐火性能非常差，鋼的內(nèi)部晶體組織對溫度非常敏感，溫度升高或者降低都會使鋼材性能發(fā)生變化，鋼構造通常在450650時就會失去承載才干，發(fā)生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因變形過大而不能繼續(xù)運用。圖1、圖2、圖3為鋼材的機械性

5、能與溫度的關系曲線。從曲線可以看出，總的趨勢是隨著溫度的升高，鋼材的強度降低,變形增大。在200以內(nèi)，鋼材性能沒有很大變化：430540之間強度急劇下降；600時強度很低不能承當荷載，此外在250附近有蘭脆景象，約260320時有徐變景象。蘭脆景象指溫度在250左右的區(qū)間內(nèi)，抗拉強度部分性提高，屈服強度有所上升，強度提高而塑性降低，資料有轉脆景象。徐變景象指在260320的區(qū)間內(nèi)，在應力繼續(xù)不變的情況下，鋼材以很緩慢的速度繼續(xù)變形的景象。結合200以內(nèi)資料性能無大變化的性能看，構造外表所受輻射溫度應不超越200，目前鋼構造行業(yè)規(guī)定這個溫度以150為宜，超越這一溫度就應該采取防火隔熱維護。1.2

6、鋼材耐火極限鋼雖然為不熄滅資料，但卻是熱的良導體，一旦遇到高溫火焰其支撐力便會在一定時間內(nèi)遭到破壞。根據(jù)鋼構件耐火實驗得到的鋼構件耐火極限為：式中：t 耐火極限，min；Ts鋼構件溫度，；F/V構件的截面系數(shù)，等于單位長度構件的受火面積與其體積的比值，m-1。實驗闡明，常用鋼構造構件的耐火極限只需1530min。闡明未覆蓋耐火維護層的鋼構件的耐火極限間隔 防火規(guī)范的要求間隔 很大，根本不能滿足火災情況下對建筑防火的要求，必需對普通鋼構件覆蓋耐火維護層。其運用的實踐效果曾經(jīng)得到多起火災的檢驗。如某石化企業(yè)80萬噸/年重油催化裂化安裝冷換框架二層平臺上的一個臥式柴油中間罐封油罐因管線法蘭處的石棉墊

7、片存在裂紋，呵斥柴油從法蘭處泄露，滴落到平臺下方未保溫的高溫蒸汽管線，引起柴油自燃而起火，火災中由于柴油罐受熱后發(fā)生油品外溢，迅速在框架平臺的一層和二層構成較大范圍的流淌火災。由于該安裝按照防火技術規(guī)范，對安裝框架平臺的承重鋼構造覆蓋了厚型無機防火涂料，因此在火災延續(xù)40min內(nèi)，未發(fā)生框架承重鋼構件的明顯的受熱變形，堅持了良好的耐火性和承重性,而未進展耐火維護的平臺鋼板和非承重鋼支架，那么發(fā)生了受熱扭曲變形。我國現(xiàn)行建筑設計防火規(guī)范用耐火極限作為建筑物構件熄滅性能的斷定規(guī)范，從規(guī)范中可以看出未加維護的鋼梁、鋼柱、鋼制屋頂承重構造的耐火極限為0.25h，要抑制鋼構造資料在實踐運用中防火性能方面

8、的缺乏，必需對其進展必要的防火處置，以到達規(guī)范對相應的運用性質(zhì)和建筑規(guī)模建筑的耐火等級要求。美國9.11恐懼事件闡明，鋼構造不耐火，是世貿(mào)中心坍塌、人員大量傷亡的重要緣由。美國防火規(guī)范對建筑物的抗火才干(耐火等級)的分級為3小時、2小時兩級，對承重墻和支承多層的柱、主梁等承重構件規(guī)定其耐火極限為4小時；日本的防火規(guī)范要求低些，其相應構件的耐火極限為23小時；我國的規(guī)定高層民用建筑構造的耐火極限，大致與美、日類似，但略低于美國的規(guī)定，如一級耐火等級建筑的防火墻、柱和承重墻、樓梯間墻及梁的耐火極限為3小時和2小時，沒有4小時的規(guī)定。如何提高鋼構造的耐火極限是我們面臨的課題。2提高鋼構造耐火性能的途

9、徑鋼構造耐火極限低，防火維護層易被破壞，決議了鋼構造建筑必需注重防火問題，鑒于此，應采取相應有效的消防平安措施。鋼構造建筑防火維護方法要提高鋼構造防火性能，就要阻隔火災熱量向鋼材的傳送，以延緩鋼材溫升的速度，推遲鋼構件到達破壞時的臨界溫度的時間。2.1積極運用建筑耐火鋼改革鋼構造的資料組份，使其具有特定的成分、外表構造和微觀組織，加強其耐火抗高溫的性能，是提高鋼構造建筑消防平安系數(shù)的治本措施之一。2.2實施鋼構造防火維護對鋼構造可采取混凝土包覆維護、外砌粘土磚維護、防火包覆維護和防火涂料噴涂維護等措施，以提高鋼構造的耐火極限。對于空心鋼柱也可采取在柱內(nèi)灌注防凍防腐液、循環(huán)冷卻液體或填充水泥的方

10、法進展維護。在實施鋼構造防火維護措施的施工中，必需維護到位，不留盲區(qū)，保證質(zhì)量。外包層法即采用防火資料將鋼構件包裹起來，是提高鋼構件耐火性能最常用的方法：(1)在鋼構件周圍澆抹混凝土或砌筑耐火磚。采用混凝土或耐火磚將鋼構件(梁、柱)完全封鎖起來。 (2)采用輕質(zhì)防火板材作為防火外包層。采用纖維加強水泥板(如TK板、FC板)、石膏板、硅酸鈣板、蛭石板等非燃資料的防火板將鋼構件包裹起來。(3)噴涂鋼構造防火涂料。將鋼構造防火涂料施涂于鋼構造外表，構成耐火隔熱維護層。鋼構造防火涂料根據(jù)高溫下涂層變化情況分膨脹型和非膨脹型兩大系列。膨脹型防火涂料，又稱超薄型防火涂料，厚度普通為1mm3mm，其基料為有

11、機樹脂，阻燃體系為聚磷酸銨、季戊四醇、三聚氰胺。遇火會自發(fā)膨脹，構成比原涂層厚度大十幾倍到數(shù)十倍的多孔碳質(zhì)層，用于鋼構造防火,耐火極限可達0.5h1.5h；非膨脹型防火涂料，又稱厚涂型防火涂料，厚度普通在7mm50mm，其主要成份為無機絕熱資料，遇火不膨脹，本身具有良好的隔熱性，與厚度對應的耐火極限可達0.5h3h。(4)放射無機纖維防火護層資料，無機纖維資料具有低密度、高熱容、低導熱的突出特點，并有很好的附著力，在高溫火場中，厚度沒有明顯的變化，護層不熔化、不零落，可以使被維護構件到達5小時以上的耐火極限，尤其適用于耐火極限要求比較高的高層鋼機構的防火維護。近幾年我國鋼構造建筑開展迅速，其防

12、火維護方法絕大多數(shù)采用噴涂防火涂料的方法。此外，國際上少數(shù)鋼構造建筑采用水冷卻進展鋼構造防火維護。這種鋼構造的維護方法在我國尚未采用過。目前，國內(nèi)外通常是采取對鋼構造外表噴或涂刷防火資料或包裹耐火資料等方法維護鋼構造不被火焰直接燒烤而提高其抗火才干。國內(nèi)外鋼構造建筑火災正反兩方面的閱歷闡明，鋼構造防火噴涂的質(zhì)量、時效、涂層粘結力、運用中能否有松動、開裂或能否遭到大的沖擊、震動等等會直接影響到鋼構件的防火平安，應該引起有關部門的注重。為此,有關部門應加強研討，進一步采取可靠的平安措施，保證鋼構造建(構)筑物的消防平安。從目前的情況看，特別要研討耐火性能好、時效長、粘結力高的新的鋼構造防火資料；研制耐高溫價廉物美的金屬、非金屬鋼構造復合防火資料及輕質(zhì)、高強、耐火的混凝土等新資料，進一步提高鋼構造的耐火才干，應是我國建筑界、工程界和消防界的新課題。2.3火災模型的建立在鋼構造抗火設計乃至建筑防火設計中，呵斥構造浪費或構造不平安的主要問題就在于對規(guī)范的生硬套用上，沒有對詳細建筑進展詳細分析。不同的建筑因其運用功能不同，誘發(fā)火災的要素、火災荷載、蔓延途徑、升溫過程和火災延續(xù)時間是不同的。應針對建筑特點和運用功能，仔細分析火災的隨機性，建立符合詳細的火災模型。確定易發(fā)生火災的部位；計算火災荷載；斷定火災蔓延途徑；斷定高溫煙氣分散方向；計算分析溫升曲線(思索自動滅火系統(tǒng)的呼應時間和冷卻作用)