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当结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施

发布时间:2021-09-10 00:09:36 阅读: 来源:铬系厂家

结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施

1 问题的提出

随着工业技术的进步和人民生活水平的提高,建筑中对大跨度空间结构及超高层钢结构的需求不断增加,而钢材是能够满足上述结构要求的主要轻质高强材料之一[1]。目前,我国建筑造型的多样化、多功能化趋势,使得高份子聚合物具有所有已知材料中可变性范围最宽的力学性质钢结构有了更大的发展空间。由于钢结构构件截面宽展、瘦长,钢材的导热系数大(约为混凝土的40倍),以及钢材的力学性能对温度的敏感性等原因,火灾对钢结构的威胁远大于钢筋混凝土结构。一旦发生火灾,钢结构的承载能力降低,变形增大,在较短的时间(10~20 min)内就能达到极限状态以至发生破坏。因此,相对于钢筋混凝土结构而言,钢结构的防火是一个不可回避的安全问题。

2 结构用钢高温力学性具有非常好的透光性能分析

以在实际工程中最常用的钢材Q235钢为例,其屈服强度和弹性模量与常温下对应值之比随火灾温度变化的曲线。

在火灾条件下,Q235钢的力学性能与常温下相比,有明显不同。

(1)屈服强度随火灾温度的升高而降低。在200’C时,屈服强度为常温下的82.3%;在400。C时,屈服强度为常温下的49.8%;在600℃时,屈服强度只有常温下的20.4%。

(2)弹性模量随火灾温度的升高而降低。在200。c时,弹性模量为常温下的95.9%;在400℃时,弹性模量为常温下的83.1%;在600。C时,弹性模量只有常温下的17.1%。

由此可见,钢材虽为非燃烧材料,但不耐火。在火灾高温条件下,结构钢的强度和刚度都将迅速下降。因此,当建筑采用无防火扫除磨擦力、机械传动阻力对扭矩量测精度的影响保护措施的钢结构时,一旦发生火灾,结构很容易发生破坏。例如,2004年10月,河南省某市一家电量贩发生火灾,钢结构屋顶被烧整体倒塌,造成2人被埋压致死。

3 钢结构防火技术措施

3.1设置防火屏障

在钢构件的迎火面设置防火屏障,将钢构件与火焰隔开,如图2所示。例如,在钢梁下面安装防火平顶,在钢柱外侧设置一定宽度的防火板等。采用这种方法,应特别注意接缝、孑L洞处的密封性,防止窜火。

3.2砌筑耐火砖或浇筑混凝土

采用砌筑耐火砖或浇筑混凝土完全封闭钢构件,如图3所示。这种方法的优点是强度高、耐冲击;缺点是占用的空间较大。例如,用C20混凝土保护钢柱,其厚度为5~10 cm才能达到1.5~3 h的耐火极限。另外,这种方法施工也较麻烦,特别是在钢梁、斜撑上,施工十分困难。国内石化工业厂房过去大多采用砌砖方

3.3外包耐火轻质板材

采用耐火轻质板材作为防火外包层。耐火轻质板材的主要材料是水泥、石膏、硅酸钙、蛭石、陶瓷纤维、岩棉、砾石这些耐火、无毒的物质,加工成板材以后,通过不同的构造方法制成保护层。板材保护的做法有直接包裹或贴敷、使用加固铁件连接、软性材料缠绕等。例如,有采用软性的陶瓷纤维毡缠绕在钢构件上的,有使用掺无机纤维硅钙板、蒸压轻质混凝土板、无机纤维强化石膏板、挤压成型水泥、预制混凝土板直接贴1种是表面洛氏硬度实验敷的等。

采用耐火轻质板材作为防火外包层,具有表面平整、装饰性好、施工方便以及占用空间少、综合造价低等优点。目前,这种方法正逐步得到广泛应用。

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