建筑钢结构防火设计及保护方法研究_庞豹.pdf
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1、158城市建筑 Urbanism and Architecture/2023.04能化防火设计是防火设计的必然发展趋势;宋谦益3在国内有关钢结构防火的有效设计规范方面做了大量的整理总结工作,并结合一些典型结构解释说明其设计方法及防火做法;张若筠4对钢结构的防火抗火设计要点进行总结归纳,分析论述了钢结构防火保护方法,同时指出防火涂料在施工过程中所遇到的问题及解决办法。1 钢结构的发展现状1.1 钢结构抗火设计规范的发展钢结构凭借自己质量小、力学性能优等优良特点,在建筑行业得到很大推崇,发展前景广阔。在高层、超高层及大跨度建筑中钢结构材料的使用显得更为突出。在1998 年之前,世界上高度前十的超高
2、层建筑中,钢结构占72%之多,其中有5栋是全钢结构建筑,另外5栋是钢-混凝土组合结构。现在超高层建筑更偏向于使用钢-混凝土组合结构,现在的上海中心大厦及台湾的 101 大厦都是此组合形式(见图 1、图 2)。我国的学者对钢结构建筑的研究虽然起步比较晚,但近几年国内的钢结构应用技术研究有较好和较快的发展,同时也推动着建筑行业的进步。如北京的国家体育场(见图 3)和国家游泳中心、国家大剧院、浦东国际机场等,以及现在大跨度的工业厂房建筑等采用此种结构形式,均是利用其自重小、易塑形、抵抗塑性变形能力强等特点。钢结构结构性能优越,但同时也有严重的弊端。研究发现,钢结构材料自身不会起火燃烧,但是当火灾来临
3、时其力学性能变得很差,随着周围环境温度的升高,钢结构构件在没有做防火设计的条件下,暴露在自然环境中,会导致钢材的强度的力学性能急速下降。美国纽约州的世贸中心的两座大厦,在 2001 年 9 月 11 日发生的举世震惊的恐怖袭击中受到飞机撞击,两座钢结构大厦分别在撞击后的 56 min 和 103 min 后轰然倒塌(见图 4)。在 4 年之后,同样的悲剧在西班牙的马德里市再次上演,温莎大厦部分楼层发生坍塌;2013 年的 9 月 2 日,温州市一家海绵制品公司的钢结构工厂在一次不规范的操作中引起火灾,大摘要钢结构材料受温度变化影响较大,在火灾发生时,为了钢结构建筑物能够有效地满足设计和使用功能
4、,本文通过对钢材的材料及力学性能进行分析,归纳总结了钢结构的防火设计流程及保护措施。结果表明,钢结构的承载力随温度的增加会迅速降低;钢结构的防火设计方法基于的设计原理主要有两种,钢结构的防火保护措施同样有两种方式,即外包法、内注法。关键词钢结构;防火设计;力学性能;保护措施中图分类号TU391 文献标识码A DOI10.19892/ki.csjz.2023.04.44Abstract Steel structure materials are greatly affected by temperature changes.In order to effectively meet the des
5、ign and use functions of steel structure buildings in case of fire,through the analysis on steel materials and mechanical properties,this paper summarizes the fire protection design process and protection measures of steel structure.The results show that the bearing capacity of steel structure will
6、decrease rapidly with the increase of temperature.There are mainly two fire protection design methods for steel structures based on the design principles.There are also two fire protection measures for steel structures:outsourcing method and internal injection method.Key words steel structure;fire p
7、rotection design;mechanical properties;protective measures目前,对钢结构的研究主要集中在工业建筑厂房和高层建筑中的钢管混凝土结构,以及型钢混凝土两种材料组合的混合构件。材料的强度高、质量轻、材料的塑性和韧性好、材料的材质均匀、力学计算的假定比较符合、吸收地震能力强、结构工业化强度高、制作简便、易施工是钢结构建筑的显著优点,因而在建筑行业得到广泛推广。与此同时,钢结构建筑物也会存在对腐蚀性物质敏感、对高温敏感等显著缺点。因此钢结构的防火设计显得尤为重要,程道彬1对水性防火涂料在薄型钢结构中如何进行有效配比及如何高效施工进行了研究,最后得出
8、防火涂料的有效的施工工序,对防火涂料的工作性能有很重要的影响;李焕群2等对多种钢结构防火措施进行总结,对比研究发现,钢结构的性作者简介:庞豹(1994-),男。研究方向:结构工程。作者单位:长江精工钢结构(集团)股份有限公司建筑钢结构防火设计及保护方法研究Research on Fire Protection Design and Protection Method of Building Steel Structure庞 豹 盘红玉Pang Bao,Pan Hongyu159 2023.04/Architectural Design and Theory 建筑设计理论面积厂房着火导致坍塌(见
9、图5)。在多次惨痛的经历过后,也给钢结构建筑行业时刻敲响警钟,钢结构建筑的有效防火设计研究势在必行。1.2 钢结构抗火设计规范的发展对钢结构抗火的研究,开始于 20 世纪中后期,并在20 世纪八九十年代制定出关于钢结构抗火计算的相应规范。其中,英国的钢结构抗火设计规范最为有影响力,2005 年,其被欧洲钢结构抗火设计规范取代,但在 2010年后者也被废止。美国也早在 1974 年成立了火灾研究中心;20 世纪 90年代建立了用于钢结构抗火研究的火灾实验室;“911”事件之后,更是极大地促进了美国关于钢结构抗火设计的研究。2005 年正式给出了钢结构防火设计规范,之后该规范在更新中基本不变。图
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