建筑钢结构耐火性能及改善.docVIP

建筑钢结构耐火性能的改善 张 军 （马鞍山市公安局花山分局消防科，安徽 马鞍山 243000） 摘 要：钢结构作为建筑结构的一种形式，在建筑业中得到广泛应用。本文分析了建筑钢结构耐火性能较差的原因，指出对建筑钢结构必须进行一定的防火处理。最后介绍了几种改善钢结构耐火性能的改善方法。 关键词：钢结构；耐火性能；防火设计 中图分类号： 文献标识码： Improvements of fire-resistant capability of steel structure in building ZHANG Jun （ Fire Fighting Section ,Ma’anshan Public Safety Bureau Huashan Branch, Ma’anshan 243000,China） Abstract：As one kind of structure, steel structure is widely used in architecture and building industry. Reasons why steel structure is relatively poor are analyzed in this paper, disposal must be done to steel structure in building. In the end, several methods that can improve fire-resistant capability of steel structure are introduced. Key words：steel structure；fire-resistant capability；fire resistant design 前言 钢结构具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工进度快、结构占用面积少、工业化程度高等一系列优点，它与混凝土结构相比，环保且更有利于建筑产业化的发展。因而高层、超高层建筑和一些有特殊要求的工业与民用建筑采用钢结构的较多。目前，我国是世界钢产量第一的国家，有关部门正在研究进一步在房屋建筑中扩大钢结构的使用范围。但从防火角度看，钢结构虽然是不燃烧体，但很不耐火。由于混凝土材料价格低廉，可塑性好，耐火性能好，维护保养费低等优点，目前钢筋混凝土结构仍然是住宅建筑中应用最广的结构材料。因此提高钢结构的耐火性能是推广钢结构建筑的关键。只有提高钢结构的防火性能才能充分发挥钢结构节能建筑的优势。 1钢结构耐火性能分析 1.1火灾情况下钢材主要性能的变化 钢结构最致命的弱点是钢的耐火性能非常差，钢的内部晶体组织对温度非常敏感，温度升高或者降低都会使钢材性能发生变化，钢结构通常在450℃～650℃时就会失去承载能力，发生很大的形变，导致钢柱、钢梁弯曲，结果因变形过大而不能继续使用。图1、图2、图3为钢材的机械性能与温度的关系曲线。 从曲线可以看出，总的趋势是随着温度的升高，钢材的强度降低,变形增大。在200℃以内，钢材性能没有很大变化：430℃～540℃之间强度急剧下降；600℃时强度很低不能承担荷载，此外在250℃附近有兰脆现象，约260℃～320℃时有徐变现象。 兰脆现象指温度在250℃左右的区间内，抗拉强度局部性提高，屈服强度有所回升，强度提高而塑性降低，材料有转脆现象。 徐变现象指在260℃～320℃的区间内，在应力持续不变的情况下，钢材以很缓慢的速度继续变形的现象。结合200℃以内材料性能无大变化的性能看，结构表面所受辐射温度应不超过200℃，目前钢结构行业规定这个温度以150℃为宜，超过这一温度就应该采取防火隔热保护。 1.2钢材耐火极限 钢虽然为不燃烧材料，但却是热的良导体，一旦遇到高温火焰其支撑力便会在一定时间内遭到破坏。根据钢构件耐火实验得到的钢构件耐火极限为： 式中：t —耐火极限，min； Ts—钢构件温度，℃； F/V—构件的截面系数，等于单位长度构件的受火面积与其体积的比值，m-1。 实验表明，常用钢结构构件的耐火极限只有15~30min。说明未覆盖耐火保护层的钢构件的耐火极限距离防火规范的要求距离很大，根本不能满足火灾情况下对建筑防火的要求，必须对普通钢构件覆盖耐火保护层。 其应用的实际效果已经得到多起火灾的检验。如某石化企业80万吨/年重油催化裂化装置冷换框架二层平台上的一个卧式柴油中间罐（封油罐）因管线法兰处的石棉垫片存在裂纹，造成柴油从法兰处泄露，滴落到平台下方未保温的高温蒸汽管线，引起柴油自燃而起火，火灾中由于柴油罐受热后发生油品外溢，迅速在框架平台的一层和二层形成较大范围的流淌火灾。由于该装置按照防火技术规范，对装置框架平台的承重钢结构覆盖了厚型无机防火涂料，因此在火