钢结构火灾危害性防治.docVIP

钢结构火灾危害性防治 倪爱然， 杜永山， 卜国峰 （河北大地土木工程有限公司石家庄050000） 摘 要 本文概述了钢结构防火的意义和火灾下钢结构的破坏机理，总结了钢结构的被动防火保护方法，并对钢结构防火保护方法选择原则进行了分析。 关键词 钢结构防火；破坏机理；主动保护法；被动保护法 1 前言 钢的耐火性能较差，受热后各方面性能下降很快，如钢材在20℃时强度为450MPa，在 500℃时为280MPa，几乎下降到原来的50%，而到600℃时，钢材强度就只有70MPa，几乎失去承载能力。所以，钢材受热后，将由于强度下降和热应力作用很快出现塑性变形。在火烧15min左右，构件会出现局部的破坏，直至结构整体失去稳定而破坏，而且破坏后的钢结构很难修复。钢结构直接应用到建筑中，达不到国家规范要求的建筑构件耐火等级，必然会留下火灾隐患。所以，对钢结构做防火处理是非常必要的。 2 钢结构防火的意义 在火灾情况下延长钢结构达到临界温度的时间，在结构局部倒塌和整体破坏前，提供必须的人员疏散及灭火时间，以减少人员伤亡；另一方面在火灾相对不严重的情况下，防火功能的发挥可以减少钢结构的修复费用，缩短结构功能恢复周期。 3 火灾下建筑钢结构破坏机理 从著名的英国钢结构火灾实验中总结出以下几点：钢材的弹性模量降低，构件刚度下降；随着温度的升高材料强度降低，导致结构承载能力下降；钢构件内部不均匀升温，使构件内部产生不均匀的热膨胀，从而使构件内部产生附加应力，同时构件的不均匀膨胀将在整个结构中产生很大的附加应力。在这三个方面的共同作用下，构件变形增大、屈曲、破坏，甚至局部或整体倒塌。 4 钢结构防火保护方法 钢结构的防火保护措施可以分为主动防火和被动防火两大类，如图1所示。 图1建筑钢结构防火保护分类 主动防火是指采用直接的措施来限制火灾发生和发展的技术，如建筑物的烟气控制技术、防火安全设计技术、火灾探测报警技术、喷水灭火或其他灭火技术等。 被动防火主要指采用间接的措施延缓钢构件到达临界温度的时间，如提高建筑构件耐火性能、钢结构防火涂料保护法、防火板保护法、混凝土防火保护法、内部通水冷却法、设置卷材保护法等，它们通过阻断热流或减小热流传播速度来为钢结构提供了足够的耐火时间，由于被动防火施工方便从而受到人们的普遍欢迎，而以前三种方法应用较多。有的技术同时具有主动防火和被动防火，如针对建筑物的火灾防治做出总体规划，应用各类消防技术，但主要体现在主动防火。 目前，我国在进行钢结构抗火设计时主要考虑施工因素，所以主要考虑的是被动防火，主动防火考虑的相对较少，即在进行钢结构抗火设计中被动防火与主动防火是分开的，这样大大增加了防火成本，而且将联系紧密的事物人为地分离了。 钢结构被动防火从热量传输原理归纳起来主要有两大类：截流法和疏导法。 4.1 截流法 截流法是依靠钢结构表面的防火材料阻止火灾产生的热流量向构件传输，以满足构件的耐火等级。具体做法是构件表面喷涂或构件外边缘设置一层绝热性能较好的保护材料，该材料导热系数较小，热容又较大，具有一定的结构强度和抗冲击能力，能与钢构件可靠连接并且不腐蚀钢材、不含危害人体健康的石棉等物质。截流法又分为喷涂法、包封法、屏蔽法、水喷淋法等。 4.1.1 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。喷涂法适用范围最为广泛，可用于任何一种钢结构构件的防火保护。 4.1.2 包封法 包封法是在钢结构表面附着耐火保护层，如现浇混凝土、砂浆、灰胶泥和矿物纤维等，将构件包封起应与钢构件有较好的粘结性能，并具有很好的耐火性能，在火灾情况下阻断热流的传导，达到延长钢构件被破坏的时间。 作为钢结构直接包敷保护法的一种，防火板保护钢结构早已在建筑工程中应用，早期使用的防火保护板材主要有蛭石混凝土板、珍珠岩板、石棉水泥板和石膏板，还有采用预制混凝土定型套管。板材通过水泥砂浆灌浆、抹灰与钢构件固定，或以合成树脂黏结，也可采用钉子或螺丝固定。这些传统的防火板虽能在一定程度上提高钢结构的耐火性，但存在着明显的不足。因此，人们只好把重点投向防火涂料，板材保护法因而发展缓慢。 4.1.3 屏蔽法 屏蔽法是在钢结构四周设置耐火材料，以达到火灾时延缓钢构件升温的速度，从而依靠构件四周的耐火材料间接性地提高钢结构的抗火能力。该方法可以对室内环境起到装饰作用，但须注意构件四周耐火材料的严密性。 4.1.4 水喷淋法 水喷淋法是在结构顶部或四周布设喷淋管网。管网会在火灾时启动喷水，减少火势的蔓延以起到防火保护的作用。 4.2 疏导法 疏导法允许热流量传到钢构件上，然后设法把热量导走或消耗掉，从而使构件温度在规定的时间内不会达到临界温度，以起保护作用。疏导法目前仅有水冷却保护法。位于美国匹兹堡的美国钢铁公司大厦采用此方法进