鋼結構防火工程設計

1、鋼結構防火工程設計鋼框架結構在世界各地廣泛用于商業(yè)和工業(yè)中，尤其是在高層建筑。為了滿足英國國家建筑方面的規(guī)例的功能要求，消防安全，這是正常的做法，包括專有的防火材料的鋼構件，以確保規(guī)定的期限內(nèi)建筑物的穩(wěn)定。近年來替代防火性能工程方法已經(jīng)被發(fā)展出來為實現(xiàn)設計功能要求提供了大量選擇。這是本文的目的來描述這些各種各樣的選項 ,以說明該方法的優(yōu)點和缺點的各式各樣的方法。一個關于一些基礎研究的發(fā)展的根本被提出來了。材料性能鋼隨著溫度的升高而失去鋼的強度和剛度。并舉例說明了這種關系在下一頁的圖 2 顯示鋼強度和溫度之間的關系在試驗結果的基礎上。這一數(shù)字顯示了從以前的實驗所進行的歐洲建筑鋼結構（ ECCS）

2、，沒有考慮到的應變硬化占高原在早期階段測試的影響。應該被牢記強度折減的測定因素不僅僅為熱軋鋼對材料依賴, 也有其試驗方法、升溫速率與應變極限用來確定鋼的強度。測試數(shù)據(jù)之間的差別是重要的，英國鋼鐵公司在全國和歐洲的代碼中使用的數(shù)據(jù)表明，對于一個550 溫度 ° C 結構鋼將保留其60室溫強度，當從ECCS關系得到相同溫度的對應數(shù)字接近 40%。英國鋼鐵的使用數(shù)據(jù)用于改善的相關性較大規(guī)模的梁、柱構件的測試,在升溫速率和偏轉(zhuǎn)發(fā)展方面兩方面的壓力都施加限制標準的耐火試驗。這種簡化陳述本身并沒有考慮到統(tǒng)一的事實之上的價值存在于較低的溫度范圍。在溫度變化的材料性能細節(jié)感興趣的是主要在那些材料和結

3、構行為的數(shù)值模擬參與。圖 2。鋼溫度和鋼的強度之間的關系結構由于表現(xiàn)欠佳，在火災感知上面，火最常用的“設計”方法為討論的鋼構件是設計荷載為周圍環(huán)境溫度，然后鋼結構專用防火保護材料的鋼構件，以確保某個特定的溫度不超過或在上述情況，討論情況，一個承載能力的環(huán)境溫度指定的百分比保持不變。這是討論了在羅賓遜紙誰預見一個更合理的方法，其中，火是在初步設計階段，而不是作為一個曾經(jīng)的主要結構構件昂貴事后已被選定考慮。這種新的設計理念是在英國和歐洲生產(chǎn)的文件是一致的。保護材料被動防火可能應用在混凝土或磚墻等傳統(tǒng)建筑材料的形式。然而，這種形式的保護成本也很高，在火災中剝落的問題導致其替代方法的發(fā)展。更常見的是由

4、絕緣板噴涂或防火或兩者的某種組合。在特定情況下膨脹型涂料，可優(yōu)先于更傳統(tǒng)的方法。無涂層在英國越來越流行。噴涂系統(tǒng)很受歡迎的地方鋼鐵廠不是這樣，如通過吊頂隱藏的地板拱腹可見。保護板是首選它是保護人暴露出來地方。在現(xiàn)代鋼框架辦公室最常見的保護是噴霧梁和柱與保護的板。一個常用的資料有用的防火材料來源是黃皮書由?？葡绤f(xié)會和鋼結構協(xié)會公布。這份文件提供了關于對指定期間防火保護層厚度的信息。應用的防火保護材料的優(yōu)缺點總結以上的表中。表 1。使用應用被動防火優(yōu)點缺點有限的設保守的做計工作要求法，造成低效利用的材料在實際性能一般保護定表現(xiàn)已經(jīng)足夠火災向在關鍵路程為建筑做法令設計在火災中不師和監(jiān)管很容易理涉及

5、實際的行為解提高場外膨可能會受到脹型涂料的施工速撞擊損壞度可能會損壞故需維護和修理部分保護和未受保護的鋼許多創(chuàng)新的設計解決方案 , 已經(jīng)發(fā)展到允許您使用未受保護的或部分的保護鋼構件在建筑。其中的例子包括可在網(wǎng)上或者通過封鎖或鋼筋混凝土塊，如非對稱超薄橫梁（上海貝爾）混凝土，深甲板系統(tǒng)，貨架角梁列。在某些開放有限的情況下這種單面的停車場，塑鋼型材可使用沒有任何形式的保護。對消防工程設計方法的使用，可以用來證明無保護層鋼結構抗火地方使用要求低，在火極限狀態(tài)施加負荷低。防火測試標準標準火災曲線如圖下頁。雖然火“設計”絕大多數(shù)是基于標準爐從測試的結果（無論是直接或通過已發(fā)布的匯總數(shù)）的依賴，人們越來越

6、認識到，這種測試并不充分反映真實火災受到真正結構的性能。簡化的邊界條件和理想化的負載測試相關標準，可用于環(huán)境溫度合適，但水平不高有關在那里非?？酥频牧α靠赡苁怯捎跓徇\動引起的高溫。沒有與其他并發(fā)癥爐測試，進一步限制了結果的適用性。這種測試的破壞準則的基礎上往往選擇以防止損壞爐任意值。標準時間 / 溫度響應熊幾乎沒有關系，真正的火災，不包括不同的通風條件或車廂襯里的熱性能的影響。在何種程度上是真正的溫度均勻車廂目前沒有解決，直接火焰沖擊也有可能是沒有考慮的影響。很顯然在一個復雜的三維復雜熱環(huán)境的行為只能針對使用真實全面的測試。圖 3。標準（ ISO 834 ， BS476）消防曲線圖 4。從歐洲

7、規(guī)范設計程序結構基于性能的選項在英國和歐洲，這些性能的發(fā)展依賴于法規(guī)和代碼開發(fā)方面已經(jīng)做了不少刺激風險評估方法，通過更合理的方法來考慮所有相關因素，建筑消防工程設計，消防設計。該結構提供了歐洲規(guī)范的引入到設計，從一個簡單的標準測試數(shù)據(jù)依賴的全球結構性能的考慮，從先進的數(shù)值方法得出的選擇范圍?；馂脑O計過程總結于圖4 所示。新的設計方法在全尺寸火災試驗之后，與英國鋼鐵業(yè)界攜手合作（見下文）一個新的設計方法已被英國建筑研究所開發(fā)的，廣泛的方案，從實際火災的基礎上觀察到的行為，并考慮到強化復合地板承載在會上火極限狀態(tài)拉伸膜板行事行動動員能力。該方法對無保護層鋼結構梁受到越來越多地使用可設置在業(yè)界產(chǎn)生的

8、設計指導中規(guī)定的限制。背景研究英國建筑研究所設計的上述方法開發(fā)了一個滿刻度以下按建筑研究所防火的卡丁頓大型試驗設施進行了數(shù)年的一系列廣泛的測試。該方法已測試結果進行驗證，并提供了預測和實測撓度之間良好的相關性。測試方案是總結在表右上2。該卡丁頓測試程序與真正的一起火災觀察表明，復合鋼板結構建筑的行為明顯優(yōu)于從單個元素的表現(xiàn)預測，評估使用標準測試程序。增強的性能，部分歸因于對柱連接的做出重大貢獻的梁結構剛度的整體行為，尤其是在相對較小的位移。該復合板拉伸膜的行動中起著維持強度和大板位移的結構穩(wěn)定的重要作用。從世界貿(mào)易中心遭受恐怖襲擊中應重新關注完整的結構在火中的形態(tài)，特別是在WTC7中崩潰。如高層建筑，冗余，被動防火抗稻瘟病和連接的性能魯棒性規(guī)則問題需要進一步研究。表 2。鋼框架建筑火災試驗卡丁頓測試鋼的最高溫度 ( °C達到最高溫度所用垂直偏轉(zhuǎn)最大值殘余變形 (mm時間 (mins(mm1 約束梁9001702321132 飛機框架8001254452653 角倉 19031142691604 角倉 21020754253255 大倉691