高層鋼結(jié)構(gòu)的防護

第六講高層鋼結(jié)構(gòu)的防護6.1高層鋼結(jié)構(gòu)的防火技術(shù)6.1.1建筑物的耐火等級與構(gòu)件的耐火極限6.1.2防火保護設(shè)計要點6.2高層鋼結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)6.2.1防腐方法6.2.2涂料品種的選擇6.2.3涂層結(jié)構(gòu)和涂層厚度設(shè)計要點6.2.4除銹方法選擇與除銹等級確定

建筑用鋼材，在高溫下強度降低，溫度達400℃時屈服現(xiàn)象消失，強度明顯降低，當溫度450～500℃時，鋼材內(nèi)部再結(jié)晶，強度急劇下降。當火災(zāi)發(fā)生時溫度可達900～1000℃，未加保護的鋼結(jié)構(gòu)耐火極限一般在0.25h左右。所以，必須采用防火保護措施，使建筑鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到規(guī)范所規(guī)定的耐火極限。高層建筑鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計應(yīng)符合：

《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045-1995）

《建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GBJ16-1987）《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-1998）中部分相關(guān)條款6.1高層鋼結(jié)構(gòu)的防火技術(shù)為保證人員安全離開火場的必要時間，以減少傷亡，并爭取建筑主體火災(zāi)之后基本保持完整以減少損失，高層建筑應(yīng)具有一定的耐火能力。我國《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》（GB50045-1995）根據(jù)建筑的使用性質(zhì)、火災(zāi)的危險性、疏散和撲救難度將建筑分為以下兩類，見表6-1。6.1.1建筑物的耐火等級與構(gòu)件的耐火極限表6-1建筑物分類

6.1.1建筑物的耐火等級與構(gòu)件的耐火極限名稱一類二類居住建筑高層住宅19層及19層以上普通住宅10～18層的普通住宅公共建筑醫(yī)院、百貨樓、展覽樓、財政金融樓、電信樓、廣播樓、省級郵政樓、高級旅館重要的辦公樓、科研樓、圖書館、檔案樓建筑高度超過50m的教學樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、圖書樓、檔案樓等建筑高度不超過50m的教學樓和普通的旅館、辦公樓、科研樓、圖書樓、檔案樓；省級以下的郵政樓等建筑物的耐火等級：根據(jù)建筑的使用性質(zhì)、重要程度、規(guī)模大小、層數(shù)多少和火災(zāi)危險性進行分級。我國劃分為四個等級。一類高層建筑的耐火等級為一級，二類則不能低于二級。與高層主體相連的附屬部分可為二級，地下室均為一級。建筑構(gòu)件的耐火等級：

建筑物是由建筑構(gòu)件所組成，因此建筑物的耐火等級是確定建筑構(gòu)件耐火等級（以小時計）的依據(jù)。我國規(guī)范對建筑物各構(gòu)件的耐火等級和燃燒性能分別作出規(guī)定，《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-1998）給出以下規(guī)定值，表6-2。6.1.1建筑物的耐火等級與構(gòu)件的耐火極限6.1.1建筑物的耐火等級與構(gòu)件的耐火極限表6-2建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限1.防火保護材料的類型常用的防火保護材料有：防火涂料、不燃性防火板材、水溶液和混凝土保護層等。1）防火涂料：專門用于噴涂鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面，能形成耐火隔熱保護層，以提高結(jié)構(gòu)耐火等級的一種耐火材料。品種較多，通常根據(jù)高溫下涂層變化情況分為膨脹型和非膨脹型兩大系列。膨脹型防火涂料：又稱薄涂型防火涂料，厚度一般為2～7mm，基料為有機樹脂，遇火后會發(fā)泡膨脹，形成比原涂料層厚度大幾十倍到數(shù)十倍的多孔碳質(zhì)層，阻擋外部熱源傳熱，用于鋼結(jié)構(gòu)防火，耐火極限可達0.5～1.5h，表6-3。6.1.2防火保護設(shè)計要點

非膨脹型防火涂料：主要為無機絕熱材料，遇火不膨脹，自身具有良好的隔熱性，又稱隔熱性防火涂料、厚涂型防火涂料，厚度從8～50mm，耐火極限可達3h。由于高層鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限在1.5h以上，所以應(yīng)該選用厚涂型防火涂料。2）不燃性防火板材：包括硬質(zhì)板材和軟質(zhì)板材兩類。硬質(zhì)防火板材有石膏板、水泥蛭石板、硅酸鈣板珍珠巖棉板等；軟質(zhì)防火板材有硅酸鋁棉氈、巖棉氈、玻璃棉氈等。6.1.2防火保護設(shè)計要點6.1.2防火保護設(shè)計要點耐火性能防火涂料類別有機薄涂型無機厚涂型涂層厚度/mm35.571520304050耐火極限/h0.51.01.51.01.52.02.53.0表6-3鋼結(jié)構(gòu)防火涂層厚度與耐火極限2.防火保護材料的選用原則根據(jù)防火要求、施工技術(shù)條件和防火材料供應(yīng)選用合適的防火材料，其原則是：良好的絕熱性，導熱系數(shù)低或熱容量大；使用、火災(zāi)期間不開裂、不脫落，本身具有一定的強度和抗沖擊能力，粘結(jié)強度大或固定牢靠；不腐蝕鋼材，呈堿性且捋離子含量低；不含危害人體健康的石棉等物質(zhì)；各項技術(shù)指標需經(jīng)國家檢測機構(gòu)檢測合格。6.1.2防火保護設(shè)計要點3.防火保護層厚度的確定當選用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，其涂層厚度可根據(jù)建筑構(gòu)件的耐火極限按表6-3確定；當選用其它防火材料使，宜直接根據(jù)構(gòu)件的耐火試驗數(shù)據(jù)，或按照《高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》（JGJ99-1998）規(guī)定計算。1）梁、柱等構(gòu)件的防火保護厚度當構(gòu)件的截面形狀和尺寸與試驗標準構(gòu)件不同時，取（6-1）、（6-2）式較大值：我國現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)條件》（CECS24-1990）推薦的公式為（6-1）：

6.1.2防火保護設(shè)計要點6.1.2防火保護設(shè)計要點（6-1）式中，——實際構(gòu)件的防火保護層厚度；

——鋼梁單位長度的重量；

——鋼梁防火涂層接觸面周長；

——系數(shù)，對于鋼梁取1.0，對相應(yīng)樓層的鋼柱取1.25，下標1、2分別代表實際鋼梁和試驗標準鋼梁。

6.1.2防火保護設(shè)計要點歐共體的相關(guān)規(guī)范推薦計算防火保護層厚度（僅適用于厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料和不燃性防火板材保護的熱軋非組合構(gòu)件）計算公式（6-2）：（6-2）式中，——構(gòu)件的耐火極限；

——鋼材的臨界溫度，由荷載等級

查表6-4而得；為欠載系數(shù)，查表6-5所得；為作用效應(yīng)；為構(gòu)件在室溫下的最大承載力，梁應(yīng)為室溫下的截面全塑性彎矩，柱應(yīng)為室溫下的臨界屈曲荷載；

——厚涂型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料或不燃性板型材的導熱系數(shù)，以實測值為準，或按表6-6采用；

——構(gòu)件的截面系數(shù)，等于周長/面積，或面積/體積，按照表6-7確定。

6.1.2防火保護設(shè)計要點表6-4鋼材的臨界溫度6.1.2防火保護設(shè)計要點表6-5構(gòu)件的欠載系數(shù)表6-6各種防火材料在明火或高溫下的熱物理性質(zhì)6.1.2防火保護設(shè)計要點表6-7保護層覆蓋的鋼構(gòu)件的截面系數(shù)6.1.2防火保護設(shè)計要點當保護層為重型材料或含水材料時，應(yīng)按下式規(guī)定對厚度值修正：a）當，為重型材料，對進行修正如下式（6-3）：（6-3）式中，——鋼材的比熱容

；

——鋼材的密度；——防火保護材料的比熱容和密度，取實測值，或按表6-6、6-8確定。

6.1.2防火保護設(shè)計要點b）當含水保護材料的溫度達100℃時，因水分蒸發(fā)而使構(gòu)件溫度滯后的值可按（6-4）式計算：（6-4）式中，——防火保護材料的平衡含水率，取實測值，或按表6-8確定。

6.1.2防火保護設(shè)計要點表6-8各種防火保護材料的密度和平衡含水率2）討樓板此的防按火保胳護層懂厚度樓板萌的防竟火保跑護層震厚度趴，應(yīng)里符合匠下列怎規(guī)定叮：鋼筋芒混凝拉土樓和板的槐最小箱截面型尺寸閱及保呈護層起厚度懲，可革以從《高層普民用工建筑耕設(shè)計冤防火貍規(guī)范》（GB攝50瓦04靠5-睬19贈95），《建筑塵設(shè)計點防火割規(guī)范》（GB羊J1綱6-磨19得87）中查命閱相障關(guān)數(shù)專據(jù)。壓型紙鋼板洞與混但凝土宰組合駁樓板禍的保弓護層慢厚度醒，當倍壓型金鋼板米作為承重梁結(jié)構(gòu)時，可應(yīng)進就行防單火保汁護，碗須滿槽足表6-泉9的要況求，表若僅作雖模板控使用，其句下部困可不笑做防乘火。6.液1.渾2防火南保護現(xiàn)設(shè)計借要點4.防火焦保護堆方法絲式與構(gòu)裂造防火包保護腹方法揉較多壺，常躲用的菌方法借如下腐：1）噴涂毅法：將防槳火涂障料直銀接噴撿涂于慕構(gòu)件困表面神。特赴點是恩施工暑簡單輛，涂郊料種儲類多繳，用份于梁干、柱守、樓習板、陸屋蓋燭，不旺足之家處是雕噴涂學時污堪染環(huán)化境，造材料憂損耗吵較大誦，裝現(xiàn)飾效附果不漲理想鈔。2）不燃錯性防礎(chǔ)火板螺材包鼻覆法滋：采用叼不燃約性防年火板前材包爺覆構(gòu)謝件，乒當使棚用硬蹲質(zhì)板社材時極，可獄采用智粘結(jié)避劑或其緊固疫件固草定圖6-刃1，6-窮2，當刊包覆產(chǎn)層數(shù)庫大于12層時蓋，各相層板善應(yīng)分株別固魯定，蛛板縫裕錯開婆，錯拘開距艱離不諷宜小扎于40霜0m研m；當秋使用恐密度盾較小于的軟濫6.皂1.便2防火妄保護啞設(shè)計畏要點6.鴿圖6-參1鋼柱棉用防和火板雁材防將護圖6-剝2鋼梁前用防燃火板儉材防律護34）外澆混凝土防護法：通過現(xiàn)澆混凝土或加氣混凝土，將鋼構(gòu)件包裹在其中，圖6-5。5）水冷卻法：分為兩種，一種是將空心的鋼柱和鋼梁連成管網(wǎng)，內(nèi)裝含有抗凍劑和防銹劑的水溶液，通過水泵或水受熱溫差進行水循環(huán)，效果最佳，但難度大，應(yīng)用較少；另一種是采用自動噴淋系統(tǒng)，一旦火災(zāi)發(fā)生，傳感元件啟動，將水噴灑在構(gòu)件表面上，主要適用于鋼屋架的防火保護，可按國家標準《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GBJ84）相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.包1.鋪2防火自保護怨設(shè)計漲要點6.艘1.灣2防火暑保護闖設(shè)計忙要點圖6-爬3鋼柱其用礦準棉氈企等包秋裹圖6-舅4鋼絲屯網(wǎng)抹怕灰防帳護6）使用寧耐火疤鋼：剛鄉(xiāng)豐才冶圣煉時釋，添毯加一敲定的碌微量肚元素雷來提戲高鋼貌材本領(lǐng)身的所耐火字能力捐，可房誠減少江防火寧保護臥，增替強鋼搞結(jié)構(gòu)米抗火催災(zāi)破很壞。已可減悼少防爭火涂那層1/怕3以上，某妖些場詢合下頁甚至蜻可以廊取消任防火夕保護寨，節(jié)鼠約防劇銹維餐護費氣用，駐具有華顯著振的經(jīng)主濟和牽社會纖效益扭。6.歉1.土2防火求保護容設(shè)計士要點圖6-風5鋼柱撕外澆鄙混凝蹤蝶土防網(wǎng)護鋼材差的耐腐系蝕性獨差，裸謠露的刪鋼結(jié)百構(gòu)構(gòu)巾件在熱大氣礎(chǔ)環(huán)境轉(zhuǎn)下易杯生銹盲腐蝕稻，導致告構(gòu)件刺截面東減小劍，降幻玉低承航載力啦，影戀響結(jié)甚構(gòu)使銀用壽鍵命，所玩以建離筑鋼柳結(jié)構(gòu)棒中的所有刷鋼結(jié)懸構(gòu)構(gòu)莊件均融應(yīng)進矮行防數(shù)銹處葛理，以著保證保其耐痛久性創(chuàng)。6.支2高層拒鋼結(jié)往構(gòu)的斥防腐帆技術(shù)6.默2.截1防腐遠方法鋼結(jié)海構(gòu)的緞防腐辭方法仇，可饞根據(jù)抗腐填蝕機逃理分為熔以下遼幾種慮。1）使用市耐候億鋼：在單鋼材伶冶煉架過程箭中，起增加犬合金宗元素齒，使具金屬向表面梅形成準保護單層，誤以提拜高鋼攤材的皺抗銹息蝕能勞力，鼠低溫丘沖擊柱任性悶也得福到增旱強。高對于痰處于蓬強腐左蝕環(huán)怠境中停的建如筑鋼徹結(jié)構(gòu)虹，宜流使用窯耐候健鋼，饞目前冶的使載用標親準為《焊接浙結(jié)構(gòu)域用耐糞候鋼》（GB要/T插41榮72作-2歉00教0）。2）金屬房誠鍍層嗽保護：在列金屬漢表面閑施加趴鍍層肌，采狠用電輪鍍或潤熱浸橫鍍鋅混等方使法，候提高眉鋼材拜的抗監(jiān)銹蝕編能力背。3）非金鐮屬涂同層保掛護：在姑鋼材裙表層逼涂以描涂層跡，使抓鋼材紅不受駁空氣叉中的破有害紐奉介質(zhì)昆侵蝕工，是某較常虧用的索方法喇。效拿果好到，價明格低婦廉，露適應(yīng)列性強付；但郊涂料膽的耐進久性拾較差饑需定銳期進愧行維瞇修，貴而且閑在刷爺涂料貼之前表需要梨對鋼范材表礎(chǔ)面進吳行徹濤底清疊理，泡花費旅人力確、物否力。6.炒2.濫1防腐承方法4）陰極節(jié)保護：在漲鋼結(jié)趴構(gòu)表希面附催加較華活潑撕的金賺屬取邪代鋼板材的性腐蝕占，主呈要用藝于水具下或姥地下照結(jié)構(gòu)尼。5）構(gòu)造瓶措施：除士采用調(diào)防銹慘措施敲之外景，在塘構(gòu)造取上應(yīng)扎避免喊出現(xiàn)修難于鹽檢查抬、清女理和富刷漆源之處截，以剪及保襯留濕過氣和我塵土鄙的凹曲槽；種閉口柱構(gòu)件閱應(yīng)沿屈全長語和端鋪部焊稀接封凡閉。構(gòu)造訓措施按雖然叮不能畏直接脹防銹始，但府給鋼捕結(jié)構(gòu)糖提供閃了一虎個良論好的歪環(huán)境忘，減午緩鋼疾結(jié)構(gòu)姥的銹轎蝕速翅度，網(wǎng)在設(shè)員計過瓜程中件不容蹲忽視登。6.趙2.蠅2涂料害品種專的選挑擇防腐膚涂料咬品種方繁多株，性堡能用睡途各咽異，渣應(yīng)視膚結(jié)構(gòu)捷所處息的環(huán)莫境、解有無增侵蝕辟介質(zhì)命以及廊建筑腫物的鼻重要徒性而修定。一般冊分為底漆和面漆（有脅時含中間切漆）。底漆含粉智料多慈，基責料少講，成乓膜粗營糙，誤主要濟起附著嶼和防危銹作用島；面漆則基門料多題，成牙膜有弄光澤須，保授護底碰漆不浪受大鳳氣腐寒蝕，某具有防腐浮、耐術(shù)老化脆和裝欲飾作用戶。涂添料選值擇應(yīng)舍注意睜涂料榨的配免套性奮，最集好選匆用同泛一廠環(huán)家相病同品撿牌和助牌號貧的產(chǎn)勞品，嶺使得默面漆廟、底索漆良濃好結(jié)蟻合。根據(jù)守高層么鋼結(jié)夢構(gòu)防倚火要泛求高駛的特警點，棵應(yīng)選蛇用與研防火刑涂料得相配赴套的置底漆廊，大豬多選牧用溶劑登基無場機富遭鋅底晨漆，防乒銹壽秒命長弄。6.苗2.劇3涂層匹結(jié)構(gòu)嫁和涂家層厚膜度設(shè)濱計要介點完整農(nóng)的涂收層結(jié)兔構(gòu)一廉般由胖多層底漆和面漆組成甩。設(shè)譽計上液一般豆規(guī)定蝕兩遍丸底漆退、兩艷遍面源漆，最干漆酷膜厚促度一醫(yī)般為10牽0～15才0μm。通森常室襪外工軌程為15舊0μm，室知內(nèi)工賴程為12陳5μm，允友許偏榨差為25μm。在尸臨海竿、海捏上或稱強烈會腐蝕足性大較氣中郊，厚集度可晃加厚栗為20更0～22卡0μm。對于饒高層撲鋼結(jié)筆構(gòu)，熟當采凡用厚涂罷型防愛火涂纏料時，娃鋼結(jié)祝構(gòu)表冶面可記僅涂勉兩遍客防銹同底漆戰(zhàn)，其寫干漆莖膜總尊厚度菊一般峰為75～10梅0μm。然懷后在摩其表練面涂銅裝防清火涂若料，挽既起拾防火茄作用纏，又奪可保驗護底舟漆。涂層粥厚度針用干描漆膜炮測厚顧儀測艱定，經(jīng)并應(yīng)住滿足魂設(shè)計當規(guī)定拼和《鋼結(jié)湊構(gòu)工映程施若工質(zhì)微量驗棉收規(guī)逮范》（GB胃50印20騎5-之20做01）的要更求。6.睜2.尺3涂層貪結(jié)構(gòu)撥和涂河層厚楚度設(shè)熊計要蓄點注意滑事項痛：1）結(jié)構(gòu)害的有蹈些部跑位是休禁止批涂涂資料的遙，在粱設(shè)計利圖中笛應(yīng)予鼓以注東明，比崖如：地腳恥螺栓乳和底蕩板；聯(lián)高強傭度螺肯栓摩主擦接字觸面梳；與陵混凝恰土緊樓貼或胃埋入演的部頭分（內(nèi)鋼骨鄙混凝灶土）杠；焊系接封索閉的坐空心朽界面曬內(nèi)壁臉；工低地焊難接部莖位及單兩側(cè)10裂0m頌m，且千要滿甘足超蘿聲波蹄探傷寧要求阿的范求圍（煌但需開進行底不影蘋響焊愈接的譯防銹苦處理慕，比求如除莊銹后洽涂歡貌氧富旦鋅底拒漆）前。2）工程暴安裝妙完畢儉后，熄須對胃有些帝部位翼進行3）對于安裝后涂裝不到的構(gòu)件部位，在安裝前應(yīng)預(yù)先刷好涂料。6.愚2.安4除銹芒方法儲選擇志與除慎銹等淚級確箱定鋼材把的表購面處中理（主末要是除銹）是轉(zhuǎn)涂裝積工程獎中的蕩重要貴一環(huán)悉，將殲直接衛(wèi)影響申涂裝貨質(zhì)量重。影箏響鋼應(yīng)結(jié)構(gòu)刑防腐波涂層休保護櫻壽命吹的因井素中合，最膊主要廚的是貸鋼材繁涂裝虹前的逮表面也涂裝隸質(zhì)量?！，F(xiàn)于行《鋼結(jié)兆構(gòu)工