如何提高钢结构的抗火性能

高等钢结构与组合结构理论如何提高钢结构的抗火性能姓名：梁梦岩学号：1530710(硕士)所在学院：土木工程指导教师：蒋首超日期：2016年1月高等钢结构与组合结构理论如何提高钢结构的抗火性能摘要：钢结构是现代建筑工程中普遍采用的结构形式之一，由于二其重量轻、机械化程度高、施工简便、布局灵活等特点，在工程中的应用越来越广泛。但其存在的主要缺点是耐火性能差，在高温作用下会很快失效倒塌。本文就其耐火性差的特点，浅谈钢结构在工程中的抗火设计和防火保护措施。关键词：钢结构抗火设计防火措施1.钢结构抗火设计目前国内外的钢结构设计主要采用基：F试验的抗火设计方法。基于试验的构件抗火设计方法是一种简单、直观的方法，是最基本、最原始的方法!通过对不同构件(梁、柱)在规定荷载分布和标准升温条件下迸行耐火试验，确定在采取不同防火措施后构件的耐火时间。由于无法考虑荷载分布与大小、件端部约束状态的影响，以及难以准确反映构件受力或在结构中产生的温度应力等，此法有很大的缺陷。基于计算的抗火设计方法是从基于试验的构件抗火设计方法转变过来的，避免了传统的基于试验的钢结构抗火设计方法所存在的问题，目前已被各国普遍接受且编制了钢结构抗火设计规范，规定了进行结构抗火计算的内容。这种钢结构的抗火设计方法以高温下构件的承载力极限状态为耐火极限判断，考虑温度内力的影响，在我国第一部钢结构抗火设计标准中即采纳r这种方法，其计算过程如下：1)采用确定的防火措施，设定一定的防火被覆厚度：2)计算构件在确定的防火措施和耐火极限条件下的内部温度：3)采用确定高温下钢铁材料参数，计算结构中的该构件在外荷载和温度作用下的内力；4)进行荷载效应组合：5)根据构件和受载的类型，进行构件耐火承载力极限状态验算：6)当设定的防火被覆厚度不合适时(过小或过大)，可调整防火被覆厚度，重复上述步骤1)～步骤5)。作为结构抗火设计方法的发展趋势，和基于计算的抗火漫计方法相比，基于计算的结构抗火设计方法以防止整体结构倒塌为日标，基于整体结构的承载能力极限状态进行抗火设计，即结构的主要功能作为整体承受荷载，火灾下结构单个构件的破坏，并不一定意味着整体结构的破坏，特别是对于钢结构，一般情况下结构局部少数构件发生破坏，将引起结构内力重分布，结构仍具有一定高等钢结构与组合结构理论继续承载的能力。此外，建筑结构耐火设计时，适当增加构件的截面尺寸，是提高构件耐火极限的有效方法。而，在处理混凝土构件时，合理的增加保护层厚度，也是一种非常简便、有效的措施。因为钢筋的强度变化，是决定混凝土构件的耐火性能的标准。基本原理是：通过增加保护层厚度，能够有效的延缓热量向内部钢筋的传递速度，这样可以很好的防止钢筋强度下降的速度，这样就教好的提高了构件的耐火能力。有效的改善结构的细部构造，也可以很好的提高耐火性能。如增加构件的约束可以减少挠曲；加强易受高温影响的部位，或者尽量避免；增加钢筋的锚固长度和改变锚固方式，比如将直线锚固改为吊钩、弯钩或机械锚固；处理好构件之间的接缝，避免穿透性缝隙。2.钢结构防火保护措施无防火保护的钢结构的耐火时问很短，通常仅为lOmin～20min，耐火性能很差。为了提高钢结构的耐火极限，必须采取适当的防火保护措施。对钢结构进行防火保护的方法主要有：1)屏蔽法在钢构件的迎火垂设置阻火屏障，将构件与火焰隔开，阻止火灾烟气直接作用于钢构件。例如：钢梁下面吊装防火平顶，钢外柱内侧设置有一定宽度的防火板等。2)外包法外包法在钢结构外侧做外包层时，可以浇筑混凝土或砌筑耐火砖，也可以包覆耐火轻质材料或柔性毡状隔热材料。采用混凝土或耐火砖完全封闭钢构件，其有点是强度高，耐冲击，但占用空间大，施工麻烦，特别是在钢梁、斜撑上。采用纤维增强水泥板、石膏板、硅酸钙板、蛭石板等耐火轻质防火板将钢构件包覆，其优点是重量轻、防火性能好，表面平整、装饰性好，施工为干作业。用于钢柱防火具有占用空间少、综合造价低。包覆柔性毡状隔热材料的优点是隔热性好，施工简便，造价低，适用于室内不易受机械伤害和免受水湿的部位。3)涂抹防火涂料将防火涂料涂覆于钢构件表面，这种方法施]：简便、重量轻、耐火时间长，而且不受钢构件几何形状限制，具有较好的经济性和实用性，是目前应用最多的高等钢结构与组合结构理论钢结构防火保护手段。钢结构防火涂料的品种较多，通常根据高温下涂层变化情况分膨胀型(又称薄型)和非膨胀型(又称厚型)二大系列，按涂层厚薄、成份、施工：方法及性能特征不同可进一步分成不同类别。4)水冷却法将空心的钢柱(或钢梁)连成管网，其内充满含抗冻剂，防锈荆的水溶液，通过着火时的温差作用，使水溶液循环流动，把热量带走：也可以设置自动水淋装置，在钢结构顶部设喷淋供水管网，火灾时自动喷水，在钢构件表面形成一道致密的连续流动的水膜，从而起到防火保护作用。5)复合防火保护在钢构件表面涂敷防火涂料或采用柔性防火毡包覆，再用纤维增强无机扳材、石膏板等作饰面板。这种方法具有良好的隔热性和完整性、装饰性，适用于耐火性能要求高，并有较高装饰要求的钢柱、钢梁。结语：在钢结构使用越来越广泛的今天，钢结构的耐火保护越来越重要。钢结构建筑防火保护是目前建筑结构中防火要求最高的，在其设计与施工中，对钢结构的防火虽然方法，形式较多，并且广泛应用于实际工程中，但还存在一些问题和不足。为了防止和减少建筑火灾危害，保护人身和财产安全，我们一定要慎重设计，在满足防火设计规范的前提下选择经济合理的防火设计方法。参考文献：[1]中华人民共和国公安部编《建筑设计防火规范》GB50016—2006[2]刘剑．钢结构建筑抗火设计及防火保护探讨[J]．山西建筑，2009．35(2)．[3]李国强．建筑钢结构抗火设计与防火保护措施[J]．节能减排，2009．7．[4]杨鹏．钢结构防火设计的探讨[J]．河南建材，2009．2．[5]张展文．浅谈建筑钢结构性能化抗火设计研究[J]．城乡建设，2013．（2）．[6]徐卫．浅谈钢结构的抗火设计和防火保护措施[J]．中国科技博览，2009．（30）．