高等钢结构抗火设计作业总结.docx

《高等钢结构原理》
钢结构抗火设计小论文

系（所）：建筑工程系
学号：1432055
姓名：焦联洪
培养层次：专业硕士

2014年1月6日

钢结构防火保护措施及其优缺点
摘要：本文论述了火灾对钢结构的危害和钢结构杭火设计的目的与意义，介绍了4种钢结构抗火保护措施，并分析了各自的优缺点。选用目前在钢结构防火工程中运用较多的防火涂料进行论述，介绍了防火涂料的类型、选用原则、施工中的一般规定以及目前存在的一些问题。
关键词：钢结构；抗火设计保护措施；防火涂料；优缺点

钢结构因其强度高、质量轻、延伸性好、抗震性强和施工周期短等优点在建筑业一直是主流的结构形式之一。在高层、大跨度建筑结构中钢结构是非常理想的选择。当前，世界上最高、最大的建筑一般均采用钢结构，如北京2008年奥运会主体育场、美国的世贸中心双子塔大楼、上海金茂大厦等。
但是建筑上的火灾隐患一直是困扰钢结构的难题。钢材的的耐火性能差，钢材的机械强度会随温度的升高而降低，其力学性能也会随之迅速下降，使其很快失去支撑能力，导致建筑物垮塌，当温度为时，钢材屈服强度降至室温下强度的一半，温度达到时，钢材基本丧失强度和刚度。所以，当建筑钢结构无防火保护时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏，因此对钢结构进行防火保护研究具有重要的意义。
1钢结构抗火设计的目标、意义和选用原则
钢结构抗火设计的目标是使结构构件的实际耐火时间大于或等于规定的耐火极限。以便延长被困人员的逃生时间，为消防人员的扑救工作赢得宝贵的时间，减少财产的损失。通过合理的抗火设计，减轻结构在火灾中的破坏,避免结构在火灾中局部倒塌造成灭火及人员疏散困难；避免结构在火灾中整体倒塌造成人员伤亡；减少火灾后结构的修复费用,缩短灾后结构功能恢复周期,减少间接经济损失.
选用钢结构防火保护措施应遵循安全可靠、经济实用原则，并考虑的条件包括：①在要求的耐火极限内能有效地保护钢构件；②防火材料应易于与钢构件结合，并对钢构件不产生有害影响；③当钢构件受火产生允许变形时，防火保护材料不应发生结构性破坏，仍能保持原有的保护作用直至规定的耐火时间；④施工方便，易于保证施工质量；⑤防火保护材料不应对人体有毒害。
2钢结构防火保护措施及其优缺点
钢结构防火保护方法有：充水冷却法、砌筑耐火砖、浇铸混凝土、涂敷防火涂料、包敷防火板，所有抗火措施的基理都为降低热量的传递速度或者带走热量，进而可以推迟钢结构的建筑温升和强度变弱的时间。
2.1充水冷却法
钢结构的充水冷却，就是往空心的封闭柱中充满水，当出现火灾的时侯，构件就会将从火中吸收来的热量传给柱中的水，再通过水的蒸发来消耗热量或者通过循环将热量导走，这样的构件温度是可以保持到100℃左右。发生火灾时，钢柱内的
水被加热而上升，水箱冷水流下产生循环，水的循环将火灾产生的热量带走，以保证钢柱不会升温过高而丧失承载能力。
优点：利用已有的水箱等设备，节省材料及空间，减少碳足迹，实现可持续发展。缺点：为了防止钢结构生锈，须在水中掺入专门的防锈外加剂，冬天如需防冻，还要加人防冻剂。
2.2浇筑混凝土或砌筑耐火砖
钢构件的四周被外包混凝土或砌筑砌体完全封闭，能起到非常好的防火作用。外包材料密度较大，硬度高，材料采用砌筑方式施工，外表面用水泥（或石膏）砂浆粉刷。常用的块状材料有各种粘土砖、粘土空心砖、加气混凝土砌块、陶粒空心砌块等。
优点：强度高，耐冲击。缺点：占用空间较大，且重量大，如若用C20混凝土保护钢柱，其厚度需5-10mm才能达到1.5-3h的耐火极限。施工也较麻烦，特别在钢梁、斜撑上，施工十分困难。
2.3采用耐火轻质板材作为防火外包层
将表面平整的防火材料板采用机械方法环绕固定在钢构件的四周，一般做成箱状，将构件和周围火环境隔离，以达到降低构件的受热速度。防火板分为防火薄板
和防火厚板。防火薄板主要有水泥压力板、普通硅酸钙板、纸面石膏板等，其特点是密度大、导热系数大。一般用于装饰作用，防火效果不明显。防火厚板主要有轻质硅酸钙板、膨胀蛭石板等，特点是密度小、导热系数小。能起到很好的防火效果。
优点：重量轻、强度高、隔热性好、耐高温、尺寸稳定、耐久性好、易加工、无毒无害、装饰性好。防火板由工厂加工，厚度一致、表面平整、装饰性好，施工为干作业。缺点：对于结构复杂的细部施工较困难，装配速度较慢。
2.4涂抹防火涂料
钢结构防火涂分为料膨胀型（B类）和非膨胀型（H类）。膨胀型型防火涂料主要有涂层在7mm以下普通型和涂层在3mm以下超薄型，它的特性是遇火膨胀，形成多孔碳化层；非膨；胀型型防火涂料主要有用于湿法喷涂的蛭石、珍珠岩等绝热骨料和用于干法喷涂的以矿物纤维为主的绝热骨料，它的特性是遇火不膨胀，具有良好的隔热效果
将防火涂料涂覆于钢材表面是目前钢结构防火保护使用最多的方法。
优点：施工简便、重量轻、