浅谈钢结构的耐火保护

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1、浅谈钢结构的耐火保护摘要:钢结构是现代建筑工程中较普通的结构形式之一。我国是最早用铁制造承重结构的国家,远在秦始皇时代(公元前246-219年),就已经用铁做简单的承重结构,而西方国家在17世纪才开始使用金属承重结构。公元3-6世纪,聪明勤劳的我国人民就用铁链修建铁索悬桥,著名的四川泸定大渡河铁索桥,云南的元江桥和贵州的盘江桥等都是我国早期铁体承重结构的例子。关键词:钢结构结构耐火  我国虽然早期在铁结构方面有卓越的成就,但由于XX多年的封建制度的束缚,科学不发达,因此,长期停留于铁制建筑物的水平。直到19世纪末,我国才开始采用

2、现代化钢结构。新中国成立后,钢结构的应用有了很大的发展,不论在数量上或质量上都远远超过了过去。在设计、制造和安装等技术方面都达到了较高的水平,掌握了各种复杂建筑物的设计和施工技术,在全国各地已经建造了许多规模巨大而且结构复杂的钢结构厂房、大跨度钢结构民用建筑及铁路桥梁等,我国的人民大会堂钢屋架,北京和上海等地的体育馆的钢网架,陕西秦始皇兵马佣陈列馆的三铰钢拱架等。  1.钢结构的优点。  钢结构的重量轻,虽然钢的比重大,但因其机械性能很好,可以承受较大的荷载,故钢结构件截面尺寸小,同样跨度同样荷载时,钢屋架的重量最多不过钢筋混凝

3、土屋架的1/4或1/3,钢结构的重量小,便于运输。  材质均匀,与力学计算的假定比较符合,钢材内部组织比较均匀,按近于各向同性体,而且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此,钢结构的实际受力情况与建筑力学计算的结果比较符合。  钢结构制造、安装机械化程度高。钢结构具有某种段度的技术密集型性质,钢结构所用的材料单一,而且是成品,加工简便,机械化程度高,建造迅速,容易保证质量,适宜于成批大量生产,从构件的工厂加工到现场吊装,工业化程度大大高于具有劳动密集性质的现浇钢筋混凝土结构。  钢结构安装施工简便。纲结构由专业化金属构件厂生产

4、构件(梁、屋架、柱等),在工地上用电焊或螺栓(或高强螺栓)连接起来,施工安装简便迅速,提高施工速度,已成为降低工程造价的最主要因素,结构造价问题已降到次要的地位。而且,螺栓连接的钢结构便于改造拆迁。  钢结构在平面布局上的灵活性,则是另一重要特点。在信息时代的今天,对室内平面,空间和内部设施的要求更加严格了。原先的布局和设备,不久就可能变成不太适用或完全不适用,钢结构却可为平面重新布局提供更大的可能性,从而延长建筑物的使用寿命。  钢结构虽然有这么多优点,但却有一个致命的缺点:不耐火。钢材虽然是不燃材料,但在火灾高温作用下,其力

5、学性能如屈服强度、弹性模量等却会随温度升高而降低,在550℃左右时,降低幅度更为明显,一般在15分钟左右就会丧失承重能力而垮塌。国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明,发生火灾后20分钟以内就把建筑物烧垮,最后形成一片废墟。1973年5月天津市体育馆火灾,1969年12月上海文化广场火灾,1972年8月北京二七机车车辆厂纤维板车间火灾,都曝露了钢结构耐火性能差的致命弱点。2.钢结构的耐火保护方法。  由于钢结构耐火能差,在火灾高温作用下很快失效倒塌,耐火极限仅15分钟,若采取措施,对钢结构进行保护,使其在火灾时温度升高不超过临界温度

6、,钢结构在火灾中就能保持稳定性,对钢结构采取的保护措施,从原理上来讲,主要可划分为两种:截流法和疏导法。截流法  截流法的原理是截断或阻滞火灾产生的热流量向构件的传输,从而使构件在规定的时间内温升不超过其临界温度。其作法是构件表面设置一层保护材料,火灾产生的高温首先传给这些保护材料,再由保护材料使给构件。由于所选材料的导热系数较小,而热容又较大,所以能很好地阻滞热流向构件的传输,从而起到保护作用。截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法和水喷淋法。喷涂法  喷涂法是用喷涂机具将防火涂料直接喷在构件表面,形成保护层。钢结构防火涂料按所使

7、用的胶粘剂的不同可分为有机防火涂料和无机防火涂料两类,按涂层厚度分为薄涂型和厚涂型两类,薄涂型钢结构涂料涂层厚度一般为2~7mm,有一定装饰效果,高温时涂层膨胀增厚,具有耐火隔热作用,耐火极限可达~小时,这种涂料又称纲结构膨胀防火涂料。厚涂型钢结构防火涂料厚度一般为8~20mm,粒状表面,密度较小,导热系数低,耐火极限可达~小时,这种涂料又称钢结构防火隔热涂料。  钢结构防火涂料的防火原理有三个:一是涂层对钢基材起屏蔽作用,使钢结构不至于直接暴露在火焰高温中。二是涂层吸热后部分物质分解放出的水蒸汽或其他不燃气体,起到消耗热量、降

8、低火焰温度和燃烧速度、稀释氧气的作用。三是涂层本身多孔轻质和受热后形成碳化泡沫层,阻止了热量迅速向钢基材传递,推迟了钢基材强度的降低,从而提高了钢结构的耐火极限。  薄涂型钢结构防火涂料的主要品种有:LB、SG—1、SB—2、SS—1钢结构膨胀防火涂料。厚涂型钢

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