鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)應(yīng)用與研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-08-23 04:20 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 價(jià)低，材料可回收和再生，節(jié)能、省地、節(jié)水。作為一種綠色環(huán)保建筑，近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)住宅已被建設(shè)部列為重點(diǎn)推廣項(xiàng)目。然而，這么好的建筑結(jié)構(gòu)形式卻有一處致命傷，那就是耐火性能差。由于鋼結(jié)構(gòu)建筑本身具有一定的可燃物，而鋼結(jié)構(gòu)本身又有受熱強(qiáng)度降低極易造成建筑物倒塌等特性，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦發(fā)生火災(zāi)往往造成群死群傷等惡性火災(zāi)事故的發(fā)生。最典型的例子就是美國(guó)的“911”事件，事件的主角是美國(guó)世貿(mào)中心大樓，是典型的鋼結(jié)構(gòu)高層建筑，坐落于美國(guó)紐約市曼哈頓鬧市區(qū)南部、紐約海港旁，由5幢建筑物組成，其主樓呈雙塔形，樓的外圍有密置的鋼柱，墻面由鋁板和玻璃窗組成，素有“世界之窗”之稱?！啊笨植酪u擊中，在大火的作用下主樓僅僅經(jīng)過(guò)30分鐘便轟然倒塌，造成了死亡2797人、損失360億美元的舉世震驚慘案。因此，要想大力推廣鋼結(jié)構(gòu)，首先必須提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火性，只有這樣，才能使這種節(jié)能環(huán)保的建筑結(jié)構(gòu)得到普及并真正發(fā)揮它的優(yōu)勢(shì)。 塑性好，使鋼結(jié)構(gòu)一般不會(huì)因?yàn)榕既怀d或者局部超載而突然斷裂破壞。韌性好，則使鋼結(jié)構(gòu)對(duì)動(dòng)力荷載的適應(yīng)性較強(qiáng)。鋼材的這些性能對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的安全提供了安全的保證。 鋼結(jié)構(gòu)與其他建筑材料相比，強(qiáng)度要高很多，因而當(dāng)承受的荷載條件相同時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)要比其他結(jié)構(gòu)輕，便于運(yùn)輸和安裝，并且可以跨越更大的跨度。使用面積比鋼筋混凝土住宅提高4%左右。 鋼結(jié)構(gòu)的耐火性能取決于鋼材，鋼材本身不燃燒，也具有較好的耐熱性，但是鋼材不耐高溫，隨著溫度的升高，鋼材的強(qiáng)度是呈下降趨勢(shì)的，同時(shí)變形增大。在200℃以內(nèi)，鋼材性能沒(méi)有很大變化：430℃～540℃之間強(qiáng)度急劇下降；600℃時(shí)強(qiáng)度很低不能承擔(dān)荷載。基于鋼材的這種物理性能，在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到450℃～650℃時(shí)鋼結(jié)構(gòu)就會(huì)失去承載能力，發(fā)生很大的形變，導(dǎo)致鋼柱、鋼梁彎曲，結(jié)果因變形過(guò)大而不能繼續(xù)工作，甚至垮塌。一旦遇到高溫，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形甚至失效是無(wú)法避免的，我們只能盡可能的提高它的耐火極限，使鋼結(jié)構(gòu)不至于在發(fā)生火災(zāi)后立即失效倒塌。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的數(shù)據(jù)，常用鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限只有15～30min。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ1687)、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB5004595)中規(guī)定一級(jí)耐火等級(jí)建筑的防火墻、柱和承重墻、樓梯間墻及梁的耐火極限為3小時(shí)和2小時(shí)。對(duì)比可見(jiàn)未覆蓋耐火保護(hù)層的鋼構(gòu)件的耐火極限距離防火規(guī)范的要求相差很大，根本不能滿足火災(zāi)情況下對(duì)建筑防火的要求。要克服鋼結(jié)構(gòu)材料在實(shí)際應(yīng)用中防火性能方面的不足，必須從多方面入手提高其耐火性能，以達(dá)到規(guī)范所規(guī)定的耐火等級(jí)要求。由于鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差，在火災(zāi)高溫作用下將很快失效倒塌，因此，對(duì)用于重要建筑物的鋼結(jié)構(gòu)。目前，世界各國(guó)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采用多種方法進(jìn)行保護(hù)這些方法從原理上來(lái)說(shuō)可分為兩種:截流法和疏導(dǎo)法。截流法的原理是截?cái)嗷蜃铚馂?zāi)產(chǎn)生的熱流量向構(gòu)件的傳輸，從曲使構(gòu)件在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)溫升不超過(guò)其臨界溫度。，再由保護(hù)材料傳給構(gòu)件。，所以能很好地阻滯熱流向構(gòu)件的傳輸，從而起到保護(hù)作用。截流法又分為噴涂法、包封法、屏蔽法和水噴淋法。噴涂法是用噴涂機(jī)具將防火涂料直接噴涂在構(gòu)件表而，形成保護(hù)層。包封法是用耐火材料如防火板材、混凝土或磚、鋼絲網(wǎng)抹耐火砂漿等把構(gòu)件包裹起來(lái)。屏蔽法是把鋼構(gòu)件包藏在耐火材料組成的墻體或吊頂內(nèi)，主要適用于屋蓋系統(tǒng)的保護(hù)。水噴淋法是在結(jié)構(gòu)頂部設(shè)噴淋供水管網(wǎng)，火災(zāi)時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)(或手動(dòng))開(kāi)始噴水，在構(gòu)件表面形成一層連續(xù)流動(dòng)的水膜，從而起到保護(hù)作用。疏導(dǎo)法與截流法不同。疏導(dǎo)法允許熱流量傳到構(gòu)件上，然后設(shè)法把熱量導(dǎo)走或消耗掉，同樣可使構(gòu)件溫度不至升高到臨界溫度，從而起到保護(hù)作用。第二章 鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計(jì)根據(jù)建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性和重要性，合理確定建筑的耐火等級(jí)。各種建筑由于其使用功能和重要性的不同，火災(zāi)危險(xiǎn)性存在差異，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)業(yè)主提供的建筑要求，根據(jù)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》和《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，確定建筑物的火災(zāi)危險(xiǎn)性，再根據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)性，確定建筑的耐火等級(jí)，比如一個(gè)60米高的綜合樓，根據(jù)《高規(guī)》其屬于一類高層建筑，它的耐火等級(jí)應(yīng)為一級(jí)，其梁、柱、屋頂承重構(gòu)件的耐火極限應(yīng)分別不低于2h、3h、如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有正確核定耐火等級(jí)，確定的耐火等級(jí)過(guò)高或過(guò)低，都會(huì)造成我們?cè)O(shè)計(jì)失誤，過(guò)高造成浪費(fèi)，過(guò)低則造成不安全。設(shè)計(jì)時(shí)要選用恰當(dāng)?shù)匿摻Y(jié)構(gòu)防火保護(hù)設(shè)計(jì)。目前我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)主要采用三種設(shè)計(jì)。噴涂法、包敷法、水淋冷卻法，它們都是通過(guò)一定的技術(shù)手段來(lái)提高鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。具體而言，噴涂法就是在鋼結(jié)構(gòu)表面涂上一層防火涂料，形成一個(gè)保護(hù)膜，從而提高建筑構(gòu)件的耐火極限，它有厚型和薄型之分，不同厚度的涂層其耐火極限不同。包敷法是采用磚、混凝土、硅鈣板等材料將鋼結(jié)構(gòu)包裹，從而形成保護(hù)層，提高構(gòu)件耐火極限。水淋冷卻法是在鋼結(jié)構(gòu)
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