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1、灭火剂与阻燃材料 钢构件截面系数与防火涂料耐火性能的关系孟 志,程道彬(公安部四川消防研究所,四川都江堰611830) 摘 要:试验研究荷载、防火涂料涂层厚度对承重梁、非承基材截面系数的计算对于梁为三面保护,对于柱为四重梁、非承重柱钢构件的耐火性能的影响。试验温度到达700面保护,见图1所示。℃时终止。承重梁跨中挠度在400℃前变化速率增长较慢,屈表1 试验基材服强度基本无变化;钢构件温度变化分两个阶段,温度增长速数量长度截面尺寸截面系数度先快后慢。试验时间相同时,试验基材的温度随着截面系数基材类型-1用途ö个ömömmöm的增大而增大;钢构件类型用途相同时,防火涂
2、料的耐火极限H型钢16200×500×8×12184承重梁与钢构件的截面系数成反比。H型钢16200×300×6×8242承重梁关键词:防火涂料;耐火极限;截面系数H型钢16250×400×10×12157承重梁中图分类号:X913.4,TU545 文献标志码:AH型钢11200×500×8×12184非承重梁文章编号:1009-0029(2009)12-0927-05H型钢11200×300×6×8242非承重梁H型钢11250×400×10×12157非承重梁目前,在国家标准《钢结构防火涂料》(GB14907H型钢11350×450×8×14173非承重柱-20
3、02)中,对防火涂料的耐火性能试验只要求针对一H型钢11250×450×8×12200非承重柱种试验基材(如I36b或I40b工字钢梁)进行试验,并把H型钢11300×400×8×16158非承重柱试验结果(涂层厚度和耐火时间)作为其耐火性能的体圆钢11U219×5205非承重柱现。然而,在实际工程应用中,钢构件的类型有很多,如圆钢11U110×3343非承重柱工字钢、H型钢、圆钢、方钢等,并且各类钢构件的截面系数(钢构件被保护区域的截面周长与面积之比)并不完全一致。在钢结构防火涂料的实际应用领域里,对于不同于I36b(I40b)工字钢或具有不同截面系数的其他类型钢构
4、件,设计单位和施工单位通常依据所需耐火时间直接按试验结果提供的信息或通过比例换算来确定防火涂层的厚度。钢结构防火涂料的这种应用模式势必带来消防安全隐患。针对以上问题,对钢结构防火涂料进行耐火性能试验,研究钢构件截面系数与防火涂料耐火性能之间的关系。1 试验部分对于H型钢梁:截面系数=(3b+2h-2t)ö[t1(h-t2)+2bt2]1.1 样 品对于H型钢柱:截面系数=(4b+2h-2t)ö[t1(h-t2)+2bt2]按照现行标准《钢结构防火涂料》对产品的分类方对于圆钢柱:截面系数:4Dö[(D+d)(D-d)]式,笔者选择了超薄型钢结构防火涂料作为试验样品,图1
5、 基材保护方式及截面系数的计算方法并且为保证样品的一致性,所选样品均为同一生产企1.3 基材上热电偶的设置业同一时段所生产的产品。为测量试验过程中试验基材的温度,样品施工前1.2 试验基材在基材上设置一些热电偶,具体设置方式及数量如下。在实际钢结构建筑工程中,由于所使用的钢构件(1)承重梁:沿长度方向5个截面,即受火长度的类型及截面尺寸较多,为使试验研究具有代表性,笔者1ö4、3ö8、1ö2、5ö8、3ö4位置,每个截面位置设5支热电通过调研选择了其中一些常用的钢构件作为试验基材偶,翼缘4支、腹板1支,且腹板上的热电偶应在腹板两(见表1),并且对基材进行了喷砂除锈及防
6、锈处理,对侧交替设置;另外在梁下翼缘的上表面附加6支热电于非承重梁及非承重柱还对其端头进行了封头处理。偶,即5个截面中间各1支、最外侧截面与受火末端中消防科学与技术2009年12月第28卷第12期927间各1支。的跨中挠度变化速率增长较慢;在试验后期阶段,其变(2)非承重梁:沿长度方向两个截面,即长度的化速率增长较快,二者之间基本呈抛物线关系。这一现1ö3、2ö3位置,每个截面位置设6支热电偶,翼缘4支、象可采用钢材屈服强度与其温度之间变化关系的理论腹板2支。给以科学的解释,即:钢材温度在400℃以下时,其屈服(3)非承重柱:沿高度方向两个截面,即高度的1ö2强度基本
7、没有变化;当温度超过400℃时,其屈服强度位置和从柱的顶部向下200mm位置,对于H型钢每呈加速变化状态。从图2还可以看出,跨中挠度(大于60个截面位置设5支热电偶,翼缘4支、腹板1支,且腹板mm)相同时,试验时间会随着截面系数的增大而减小。上的热电偶应在腹板两侧交替设置;对于圆钢每个截表3 防火涂料承重梁试验数据面位置设4支热电偶,均匀分布在截面圆周上。涂层厚度:2.30mm涂层厚度:2.29mm涂层厚度:2.37mm截面系数:157m-1截面系数:184m-1截面系数:242m-1基材平均1.4 样品施工及养护温度ö℃时间跨中挠度时间跨中挠度时间
