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

1、解決方案示范文本 | Excellent Model Text 資料編碼：CYKJ-FW-790編號：_結(jié)構(gòu)用鋼高溫力學(xué)性能分析及防火技術(shù)措施審核：_時間：_單位：_結(jié)構(gòu)用鋼高溫力學(xué)性能分析及防火技術(shù)措施用戶指南：該解決方案資料適用于為完成某項目而進行的活動或努力工作過程的方案制定，通過完善工作思路，在正常運行中起到指導(dǎo)作用，包括確定問題目標(biāo)和影響范圍、分析問題并提出解決方案和建議、成本計劃和可行性分析、實施和跟進?？赏ㄟ^修改使用，也可以直接沿用本模板進行快速編輯。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)

2、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

3、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速下降。因此，當(dāng)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，20xx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

4、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

5、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。采用耐火輕質(zhì)板材作為防火外包層，具有表面平整、裝飾性好、施工方便以及占用空間少、綜合造價低等優(yōu)點。目前，這種方法正逐步得到廣泛應(yīng)用。34設(shè)置噴淋供水管網(wǎng)在鋼結(jié)構(gòu)頂部設(shè)噴淋供水管網(wǎng)，火災(zāi)時自動(或手動)開啟噴水，在鋼構(gòu)件表面形成一層連續(xù)流動的水膜，從而起

6、到保護的作用。35噴涂防火涂料用噴涂機具將防火涂料直接噴涂于鋼構(gòu)件表面，形成保護層。這種方法施工簡便，重量輕，耐火時間長，而且不受鋼構(gòu)件幾何形狀限制，具有較好的經(jīng)濟性和實用性。根據(jù)高溫下涂層變化的情況，鋼結(jié)構(gòu)防火涂料可分為膨脹型和非膨脹型兩個系列。(1)膨脹型防火涂料膨脹型防火涂料，又稱薄型防火涂料，涂層厚度一般為27 mill，耐火極限可達0515 h。膨脹型防火涂料的基料為有機樹脂，配方中還含有發(fā)泡劑、碳化劑等成分，遇火后自身會發(fā)泡膨脹，形成比原涂層厚數(shù)十倍的多孔碳質(zhì)層。多孔碳質(zhì)層隔熱性能極佳，可阻擋外部熱源對基材的傳熱，構(gòu)成絕熱屏障，保護鋼構(gòu)件不受火災(zāi)的損毀。膨脹型防火涂料具有涂層薄、重

7、量輕、抗振性好、裝飾性好等優(yōu)點，缺點是施工時氣味較大，涂層易老化，若處于吸濕受潮狀態(tài)會失去膨脹性。(2)非膨脹型防火涂料非膨脹型防火涂料，又稱厚型防火涂料，其主要成分為無機絕熱材料，遇火不膨脹，自身具有良好的隔熱性。非膨脹型防火涂料，利用涂層固有的良好的絕熱性，以及高溫下部分成分的蒸發(fā)和分解等燒蝕反應(yīng)而產(chǎn)生的吸熱作用，來阻隔和消耗火災(zāi)熱量向基材的傳遞，從而延緩鋼構(gòu)件達到臨界溫度的時間。非膨脹型防火涂料，涂層厚度一般為750 mm，耐火極限可達0·53 h。非膨脹型防火涂料一般不燃、無毒、耐老化，耐久性較可靠，適用于永久性建筑中。非膨脹型防火涂料分為兩類：一類以礦物纖維為骨料采用干法噴

8、涂施工；另一類是以膨脹蛭石、膨脹珍珠巖等顆粒材料為骨料，采用濕法噴涂施工。采用干法噴涂纖維材料，涂層容重輕，但施工時容易散發(fā)細微纖維粉塵，對施工人員和建筑物內(nèi)工作人員可能造成健康影響，施工環(huán)境較差。另外表面疏松，只適合于完全封閉的隱蔽工程。在國內(nèi)永久性鋼結(jié)構(gòu)建筑中，大量推廣應(yīng)用的非膨脹型防火涂料主要為濕法噴涂工藝。目前，采用濕法噴涂的非膨脹型防火涂料有兩種：一種是以珍珠巖為骨料，水玻璃(或硅溶膠)為黏結(jié)劑，屬雙組分包裝涂料，采用噴涂施工；另一種是以膨脹蛭石、膨脹珍珠巖為骨料，水泥為黏結(jié)劑的單組分包裝涂料，到現(xiàn)場只需加水拌勻即可，能噴亦能抹。因為這種防火涂料可手工涂抹，涂層表面可達到光滑平整。選用鋼結(jié)構(gòu)防火涂料時，應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)類型、工作環(huán)境、耐火極限要求等因素。噴涂的涂料厚度必需達到設(shè)計值，節(jié)點部位宜適當(dāng)加厚。噴涂場地要求、構(gòu)件表面處理、接縫填補、涂料配制、噴涂次數(shù)、質(zhì)量控制及驗收要求等均應(yīng)符合GB 14907鋼結(jié)構(gòu)防火涂料通用技術(shù)條件的規(guī)定。36空心鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)注水在空心鋼結(jié)構(gòu)內(nèi)注水，并與設(shè)置在鋼結(jié)構(gòu)頂部的水箱相連，形成封閉冷卻系統(tǒng)，使鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)時保持較低的溫度。若發(fā)生火災(zāi)，