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二手鋼結構防火注意事項

作者: 韩国制服 时间:2019-03-30 来源:二手钢结构
摘要:鋼材具有的強度高、延性好優點決定了鋼結構則具備自重輕、抗震性能好、承載能力大的特性,同時鋼結構可場內加工,施工周期短,同時材料又是可回收利用。因此,不管在國內還是...

鋼材具有的強度高、延性好優點決定了鋼結構則具備自重輕、抗震性能好、承載能力大的特性,同時鋼結構可場內加工,施工周期短,同時材料又是可回收利用。因此,不管在國內還是國外鋼結構建築都得到了廣泛的運用。 
 
但鋼結構有一個致命弱點:抗火性能差。爲了使鋼結構在火災中較常時間地保持強度和剛度,保障人們的生命和財産安全,在實際工程中采用了多種防火保護措施。根據防火原理不同,防火措施分阻熱法和水冷卻法。阻熱法又可分爲噴塗法和包封法(空心包封法和實心包封法)。水冷卻法有水淋冷卻法和沖水冷卻法。本文將具體介紹各種防火措施,並比較其優缺點。
 
1、鋼結構的耐火極限與耐火性能
 
鋼結構的耐火極限是指構件在標准耐火試驗中,從受到火的作用時起到失去穩定性或完整性、絕熱性止這段抵抗火作用的時間。 
 
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、鋼結構防火保護措施
 
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 
 
阻熱法根據防火塗料阻熱和包封材料阻熱,分爲噴塗法和包封法。噴塗法通過塗覆或噴灑防火塗料把構建保護起來。包封法又可分爲空心包封法和實心包封法。 
 
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類防火塗料,塗層厚度一般爲2-7mm。基料爲有機樹脂,有一定裝飾效果,高溫時膨脹增厚。耐火極限可達0.5~1.5h。薄塗型鋼結構防火塗料塗層薄、重量輕、抗振性好。室內裸露鋼結構、輕型屋蓋鋼結構,當規定其耐火極限在1.5h及以下時,宜選用薄塗型鋼結構防火塗料。H類防火塗料塗層厚度一般爲8~50mm。呈粒狀面。主要成分爲無機絕熱材料,密度較小熱導率低。耐火極限可達0.5~3.0h。厚塗型鋼結構防火塗料一般不燃、耐老化、耐久性較可靠。室內隱蔽鋼結構、高層全鋼結構及多層廠房鋼結構,當規定其耐火極限在1.5h以上時,應選用厚塗型鋼結構防火塗料。 
 
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 
 
水冷卻法包括水淋冷卻法和充水冷卻法。 
 
2.2.1 水淋冷却法 
 
水淋冷卻法是在鋼結構上部布置自動或手動噴淋系統。發生火災時,啓動噴淋系統,在鋼結構表面形成一層連續的水膜,火焰蔓延到鋼結構表面時,水分蒸發帶走熱量,延緩鋼結構建築達到其界限溫度。水淋冷卻法在同濟大學土木工程學院大樓得到使用。 
 
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。 
 
3、防火措施比較
 
阻熱法通過阻熱材料可以減慢熱量向結構構件傳導的速度。總體來說,隔熱法經濟性和實用性較好,在實際工程運用相當廣泛。水冷卻法是抵禦火災的一種有效的防護措施,但由于這種方法對結構設計有專門要求,同時其成本較高,故目前在工程領域還未得到很好的推廣。 
阻熱法在鋼結構防火保護中廣泛使用,所以下面重點比較阻熱法措施中噴塗法與包封法的優缺點。 
 
3.1 耐火性  
 
这耐火性能上,包封法优于喷涂法。混凝土、耐火砖等包封材料耐火性比一般的防火涂料好。另外,新型防火板的耐火性能也优于防火涂料。其耐火极限明显高于同厚度的钢结构防火隔热材料, 更高于膨胀型防火涂料。 
 
3.2耐久性 
 
由于包封材料如混凝土耐久性比较好,不易随时间推移发生性能劣化;而耐久性一直是钢结构防火涂料未能解决好的问题。以有机组分为主的薄型和超薄型防火涂料无论是用于室外还是室内, 其有机组分都可能产生分解、降解、老化等问题, 从而使涂层剥落粉化或失去防火性能。 
 
3.3施工性  
 
鋼結構防火的噴塗法施工簡便,無須複雜的工具即可施工。但噴塗法防火塗料施工質量可控性差,對基材的除鏽、防火塗料的塗層厚度以及施工環境濕度等不易控制;包封法施工比較複雜,對于斜撐、鋼梁尤爲明顯,不過施工可控性較強強,質量容易保證。可以較爲准確地改變包封材料的厚度來控制耐火極限。 
 
3.4 环保性 
 
喷涂法在施工时污染环境, 特别是在高温作用下能挥发出有害气体。包封法在施工、正常使用环境和火灾高温下均无有毒释放物, 有利于环境保护和火灾时的人员安全。 
 
3.5 经济性 
 
喷涂法施工简单、工期短,施工费用低。但防火涂料价格高,而且由于涂料存在老化等缺点,其维护费用较高。包封法施工费用高, 但所用材料价格便宜, 且维修费用低。综合来讲,包封法经济效性较好。 
 
3.6 适用性 
 
喷涂法不受构件的几何限制, 多用于梁、柱、楼板、屋盖等各构件的保护。特别适用于轻钢结构、网架结构和异形钢结构等空间结构体系钢结构防火保护中。包封法施工复杂,特别是钢梁、斜撑等构件,包封法一般较多用于柱子,适用范围没喷涂法广泛。 
 
3.7 占用空间 
 
噴塗法所使用的防火塗料體積較小,而包封法使用的包封材料如混凝土、防火磚,會占用空間,減小使用空間。而且包封材料質量也較大。 
 
4、總結
 
通過論述可以得到以下結論:
1)鋼結構防火保護措施的采用要考慮多方面因素的影響,如構件類型、施工難易度、施工質量要求、耐久性要求和經濟效益等;
2)通過對噴塗法與包封法的比較,噴塗法主要優勢在施工工藝簡便,噴塗後構件外形不發生大的改變。包封法主要優勢在于成本較低,防火性能與耐久性好;
3)各種防火措施有各自的優勢和不足,在工程運用中,可取長補短,多種防火措施結合使用。並可以通過采取不同措施,設置多道防火防線。

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