結(jié)構(gòu)用鋼高溫力學(xué)性能分析及防火技術(shù)措施

1、結(jié)構(gòu)用鋼高溫力學(xué)性能分析及防火技術(shù)措施 1 問題的提出 隨著工業(yè)技術(shù)的進步和人民生活水平的提高，建筑中對大跨度空間結(jié)構(gòu)及超高層鋼結(jié)構(gòu)的需求不斷增加，而鋼材是能夠滿足上述結(jié)構(gòu)要求的主要輕質(zhì)高強材料之一1。目前，我國建筑造型的多樣化、多功能化趨勢，使得鋼結(jié)構(gòu)有了更大的發(fā)展空間。由于鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面寬展、瘦長，鋼材的導(dǎo)熱系數(shù)大(約為混凝土的40倍)，以及鋼材的力學(xué)性能對溫度的敏感性等原因，火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)的威脅遠大于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。一旦發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)的承載能力降低，變形增大，在較短的時間(1020 min)內(nèi)就能達到極限狀態(tài)以至發(fā)生破壞。因此，相對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)而言，鋼結(jié)構(gòu)的防火是一個不可回避的安全問

2、題。2 結(jié)構(gòu)用鋼高溫力學(xué)性能分析以在實際工程中最常用的鋼材Q235鋼為例，其屈服強度和彈性模量與常溫下對應(yīng)值之比隨火災(zāi)溫度變化的曲線。在火災(zāi)條件下，Q235鋼的力學(xué)性能與常溫下相比，有明顯不同。(1)屈服強度隨火災(zāi)溫度的升高而降低。在200C時，屈服強度為常溫下的823；在400。C時，屈服強度為常溫下的498；在600時，屈服強度只有常溫下的204。(2)彈性模量隨火災(zāi)溫度的升高而降低。在200。c時，彈性模量為常溫下的959%；在400時，彈性模量為常溫下的831；在600。C時，彈性模量只有常溫下的171。由此可見，鋼材雖為非燃燒材料，但不耐火。在火災(zāi)高溫條件下，結(jié)構(gòu)鋼的強度和剛度都將迅

3、速下降。因此，當建筑采用無防火保護措施的鋼結(jié)構(gòu)時，一旦發(fā)生火災(zāi)，結(jié)構(gòu)很容易發(fā)生破壞。例如，2021年10月，河南省某市一家電量販發(fā)生火災(zāi)，鋼結(jié)構(gòu)屋頂被燒整體倒塌，造成2人被埋壓致死。3 鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)措施31設(shè)置防火屏障在鋼構(gòu)件的迎火面設(shè)置防火屏障，將鋼構(gòu)件與火焰隔開，如圖2所示。例如，在鋼梁下面安裝防火平頂，在鋼柱外側(cè)設(shè)置一定寬度的防火板等。采用這種方法，應(yīng)特別注意接縫、孑L洞處的密封性，防止竄火。32砌筑耐火磚或澆筑混凝土采用砌筑耐火磚或澆筑混凝土完全封閉鋼構(gòu)件，如圖3所示。這種方法的優(yōu)點是強度高、耐沖擊；缺點是占用的空間較大。例如，用C20混凝土保護鋼柱，其厚度為510 cm才能達到153 h的耐火極限。另外，這種方法施工也較麻煩，特別是在鋼梁、斜撐上，施工十分困難。國內(nèi)石化工業(yè)廠房過去大多采用砌磚方33外包耐火輕質(zhì)板材采用耐火輕質(zhì)板材作為防火外包層。耐火輕質(zhì)板材的主要材料是水泥、石膏、硅酸鈣、蛭石、陶瓷纖維、巖棉、礫石這些耐火、無毒的物質(zhì)，加工成板材以后，通過不同的構(gòu)造方法制成保護層。板材保護的做法有直接包裹或貼敷、使用加固鐵件連接、軟性材料纏繞等。例如，有采用軟性的陶瓷纖維氈纏繞在鋼構(gòu)件上的，有使用摻無機纖維硅鈣板、蒸壓輕質(zhì)混凝土板、無機纖維強化石膏板、擠壓成型水泥、預(yù)制混凝土板直接貼敷的等。采用耐火輕