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钢结构的耐火极限与耐火性能
发布时间:2019-3-3 22:58:14                  点击次数:40 标签:

钢结构的耐火极限是指构件在标准耐火试验中,从受到火的作用时起到失去稳定性或完整性、绝热性止这段抵抗火作用的时间。


钢材本身虽然不会起火燃烧,但钢材的材性受温度影响很大,但在250℃钢材的冲击韧性下降,超过300℃,屈服点与极限强度显著下降。实际火灾下,荷载情况不变, 钢结构失去静态平衡稳定性的临界温度为500℃左右,而一般火场温度达到800~1000℃。因此,火灾高温下钢结构很快地会出现塑性变形,产生局部破坏, 最终造成钢结构整体倒塌失效。


钢结构建筑必须采取防火措施,以使得建筑具有足够的耐火极限。防止钢结构在火灾中迅速升温到临界温度, 防止产生过大变形以至建筑物倒塌,从而为灭火和人员安全疏散赢得宝贵时间,避免或减少火灾带来的损失。




2、钢结构防火保护措施

钢结构防火保护措施按原理分为两类:一是阻热法,二是水冷却法。这些措施的目的是一致的:使构件在规定的时间, 温度升高不超过其临界温度。不同的是阻热法是阻止热量向构件传输来, 而水冷却法允许热量传到构件上, 再把热量导走以实现目的。


2.1 阻热法


阻热法根据防火涂料阻热和包封材料阻热,分为喷涂法和包封法。喷涂法通过涂覆或喷洒防火涂料把构建保护起来。包封法又可分为空心包封法和实心包封法。


2.1.1 喷涂法


一般采用防火涂料涂覆或喷洒于钢材表面,形成耐火隔热保护层,提高钢结构的耐火极限。这种方法施工简便、重量轻、耐火时间较长,而且不受钢构件几何形状限制。具有较好的经济性和实用性,应用广泛。钢结构防火涂料的品种较多,大体分为两类:一类是薄涂型防火涂料( B 类) , 亦即钢结构膨胀防火料; 另一类是厚涂型涂料(H) 类。


B类防火涂料,涂层厚度一般为2-7mm。基料为有机树脂,有一定装饰效果,高温时膨胀增厚。耐火极限可达0.5~1.5h。薄涂型钢结构防火涂料涂层薄、重量轻、抗振性好。室内裸露钢结构、轻型屋盖钢结构,当规定其耐火极限在1.5h及以下时,宜选用薄涂型钢结构防火涂料。H类防火涂料涂层厚度一般为8~50mm。呈粒状面。主要成分为无机绝热材料,密度较小热导率低。耐火极限可达0.5~3.0h。厚涂型钢结构防火涂料一般不燃、耐老化、耐久性较可靠。室内隐蔽钢结构、高层全钢结构及多层厂房钢结构,当规定其耐火极限在1.5h以上时,应选用厚涂型钢结构防火涂料。


2.1.2包封法


1) 空心包封法:一般采用防火板或耐火砖,沿钢构件的外围边界,将钢构 件包裹起来。国内石化工业钢结构厂房大多采用砌筑耐火砖包裹钢构件的方法对钢结构加以保护。该方法的优点是强度高、耐冲击,但缺点是占用的空间较大、施工较麻烦。采用耐火轻质板材如纤维增强水泥板、石膏板、蛭石板等作防火外包层。对大型钢构件进行箱式包裹的方法具有装修面平整光滑、成本低、损耗小、无环境污染、耐老化等优点,推广前景良好。  


2) 实心包封法:一般通过浇筑混凝土,将钢构件包裹起来,完全封闭钢构 件。如上海浦东世界金融大厦的钢柱就采用该方法。其优点是强度高、耐冲击,但缺点是混凝土保护层占用的空间大、施工比较麻烦,特别是在钢梁和斜撑上施工十分困难。


2.2 水冷却法


水冷却法包括水淋冷却法和充水冷却法。


2.2.1 水淋冷却法


水淋冷却法是在钢结构上部布置自动或手动喷淋系统。发生火灾时,启动喷淋系统,在钢结构表面形成一层连续的水膜,火焰蔓延到钢结构表面时,水分蒸发带走热量,延缓钢结构建筑达到其界限温度。水淋冷却法在同济大学土木工程学院大楼得到使用。


2.2.2 充水冷却法


充水冷却法是在空心钢构件内充水。通过水在钢结构内的循环,吸收钢材本身受热的热量。从而使钢结构在火灾中能保持较低的温度,不会因升温过高而丧失承载能力。为防止锈蚀和结冰, 水中要加阻锈剂和防冻剂。美国匹兹堡64层的美国钢铁公司大厦的钢柱就采用了充水冷却法。


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