浅析高层建筑钢结构耐火设计.pdf

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1、浅析高层建筑钢结构耐火设计凌小萍江西省商业建筑设计院圃■o●一^’n■h-∞摘要：随着人们的经济条件和生活质量不断优化，高层建筑的数量也在不断增加，高层建筑的安全性也显得尤为重要。高层建筑因为楼层多、海拔高等特点，其耐火性能尤为重要。对此，为了优化高层建筑钢结构耐火能力，本文详细分析高层建筑钢结构耐火设计，为今后相关建筑的设计施工提供理论依据。关键词：高层建筑；钢结构；耐火设计1引言高层建筑因为自身特殊性以及使用功能等特点，其高度和结构与常规建筑相比都有明显的不同。在高层建筑中，钢结构是最为主要并且应用量极大的组成部分，钢结构的耐

2、火能力将会直接决定整个高层建筑的耐火能力。对此，研究高层建筑钢结构耐火设计对于高层建筑的安全性而言有显著的意义。2高层建筑发生火灾的危害性伴随着社会经济的不断发展，我国城市化水准的发展速度非常快，建筑行业也有了非常明显的发展，各大城市中高层以及超高层建筑的数量也在不断增多。建筑内部的结构也随着使用功能的不同呈现更加更高的综合性和复杂性，建筑内所使用的热力设备、电力设备也在不断增多，这些都是导致高层建筑火灾发生概率的因素。在高层建筑发生火灾之后，电梯是无法使用的，人员只能够通过楼梯下楼，但是因为高层建筑楼层非常多的特点，人员下楼的时

3、间普遍比较长，为了保障人员安全，就必须保障高层建筑能够有充足的耐火能力，在发生火灾之后能够抵御更长的时间，否则将会形成非常严重的危害。3高层建筑钢结构耐火设计3．1当前较为常见的耐火设计方法当前，世界上较为先进的耐火设计方式主要有以下几种：①按照失火分区的实际状况进行设计，也就是按照通风参数、火灾荷载能力，分区阻绝物的材料抗热参数等等计算分区的火灾时间、温度等关系，从而详细分析结构的耐火条件；②构建构件导热微分方程，输入构件材料热参数以及定解条件，解析结构界面的温度承受能力；③因结构理论年建立钢结构抗热模型，按照温度场计算结果掌握

4、相应材料的热学设计参数，计算钢结构的抗热力；④明确火灾发生过程中，钢结构可能会承受的重力荷载，也就是抗力有效荷载，用力学的分析方式计算钢结构在有效荷载与温度的同时影响之下所承受的荷载效应；⑤详细分析抗热力与抗力参数两个数据，既需要保障钢结构在一定温度的情况下不会倒塌，还需要保障在不倒塌的情况下能够在一定温度影响下保持充足的抗力。3．2高层建筑钢结构耐火设计步骤(1)明确钢结构设计与评估内容。首先，需要明确需要解决和处理的问题，一般情况下需要建筑使用房、业主、性能化防火设计部门以及建筑设计部门的共同参与下进行协商明确。在明确钢结构的

5、耐火设计范围之后，设计者还应当掌握工程各个实际方面的信息，例如建筑钢结构的使用功能、结构特点等等。针对建筑的工艺特点需要做相应的讨论、研究，例如危险物品、特殊使用物品的储存、使用，贵重设备区域与零故障区域等等。(2)制定钢结构耐火设计目标。制定钢结构耐火目标应当是钢结构能够达到的最大耐火能力以及安全基础上的耐火能力，可以将其分为性能要求、功能目标以及总体目标三个层面。性能要求：性能要求主要是指钢结构的某些部分构建在发生火灾一定时间之后所具备的承载力以及变形状况。设计者应当按照钢结构功能的实际需求以及特点，明确性能化设计的目的，针对

6、人员较为密集的空间，必须设计更高的耐火性能。性能要求与功能目标较为类似；功能目标：建筑钢结构耐火设计的功能目标主要包含两个方面，一个方面是某些部位的钢结构构件或子结构及构件的整体抗坍塌能力，其保障建筑内的人员有充足的时间逃离大楼，另一方面，部分部位的钢结构构件或整体结构在火灾发生下尽量降低或消除变形、坍塌的可能性，促使火灾后钢结构的功能能够保持或回复，降低火灾对高层建筑的经济损失；总体目标：总体目标主要体现在三个方面。确保建筑内部的人员能够安全的逃离以及搜救人员能够安全进入。确保火灾不会因为钢结构的损坏而蔓延到其他的区域。降低火灾

7、对高层建筑的影响。f3)明确火灾场景模拟火灾发生。火灾场景主要是对某种火灾从发生到结果的全过程描述，其中包含火势增大、火灾位置、火灾起火、逐渐熄灭等阶段。火灾的场景描述关键因素是火灾的结果和过程。建筑内部可能发生的火灾场景数量越多，那么选择的火灾场景所具备的代表性就需要越强，应当选择防火措施有普遍性的空间。选择根本不会发生火灾或者过于安全的火灾场景，极有可能导致建筑物的防火安全水平过低，以至于发生火灾之后形成过于严重的后果。相反，安全性能过高，经济成本过高。设计火灾是火灾场景的定量描述，常用的参数主要有火源热释放速率等数据。模拟火

8、灾发生需要以大量的数据进行统一性分析，以确保模拟的权威性。(4)提出并评价设计方案。耐火设计的方案安全性评价是钢结构耐火性能设计的核心，在这个过程中，普遍会应用到多种火灾分析模型，温度传导分析模型以及钢结构分析模型。设计方案的设计需要与评价师进行多