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高層鋼結構建筑設計中的防火保護

作者：建筑鋼結構網    
時間：2011-01-07 16:15:20 [收藏]
    鋼材是一種不會燃燒的建筑材料，它具有抗震、抗彎等特性。在實際應用中，鋼材既可以相對增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設計美感造型的需要，還避免了混凝土...
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        鋼材是一種不會燃燒的建筑材料，它具有抗震、抗彎等特性。在實際應用中，鋼材既可以相對增加建筑物的荷載能力，也可以滿足建筑設計美感造型的需要，還避免了混凝土等建筑材料不能彎曲、拉伸的缺陷。但是鋼材作為建筑材料，在防火方面又存在一些難以避免的缺陷，它的機械性能，如屈服點、抗拉及彈性模量等均會因溫度的升高而急劇下降。

        鋼結構通常在450～650℃溫度中就會失去承載能力，發生很大的形變，導致鋼柱、鋼梁彎曲，結果因過大的形變而不能繼續使用，一般不加保護的鋼結構的耐火極限只有15分鐘左右。這一時間的長短還與構件吸熱的速度有關。要使鋼結構材料在實際應用中克服防火方面的不足，必須進行防火處理，其目的就是將鋼結構的耐火極限提高到設計規范規定的極限范圍。防止鋼結構在火災中迅速升溫發生形變塌落。其措施是多種多樣的，關鍵是要根據不同情況采取不同方法，如采用絕熱、耐火材料阻隔火焰直接灼燒鋼結構，降低熱量傳遞的速度推遲鋼結構溫升、強度變弱的時間等。鋼結構的防火保護措施雖然不同，但其原理是一致的。

        鋼結構防火保護的一種措施是外包層。就是在鋼結構外表添加外包層，可以現澆成型，也可以采用噴涂法。現澆成型的實體混凝土外包層通常用鋼絲網或鋼筋來加強，以限制收縮裂縫，并保證外殼的強度。噴涂法可以在施工現場對鋼結構表面涂抹砂泵漿以形成保護層，砂漿可以是石灰水泥或是石膏砂漿，也可以摻入珍珠巖或石棉。同時外包層也可以用珍珠巖、石棉、石膏或石棉水泥、輕混凝土做成預制板，采用膠粘劑、釘子、螺栓固定在鋼結構上。

        空心型鋼結構內充水是抵御火災最有效的防護措施，稱作充水(水套)防火法。這種方法能使鋼結構在火災中保持較低的溫度，水在鋼結構內循環，吸收材料本身受熱的熱量。受熱的水經冷卻后可以進行再循環，或由管道引入涼水來取代受熱的水。

        屏蔽是一種最為經濟的防火方法。即將鋼結構設置在耐火材料組成的墻體或頂棚內，或將構件包藏在兩片墻之間的空隙里，只要增加少許耐火材料或不增加即能達到防火的目的。另外還有采用鋼結構防火涂料保護構件，這種方法具有防火隔熱性能好、施工不受鋼結構幾何形體限制等優點，一般不需要添加輔助設施，且涂層質量輕，還有一定的美觀裝飾作用，屬于現代的先進防火技術措施。

        目前，高層鋼結構建筑日趨增多，尤其是一些超高層建筑，采用鋼結構材料更為廣泛。這些建筑一旦發生火災事故，火不是在短時間內就能撲滅的，這就要求建筑師在設計時，加大對建筑材料的防火保護，以增強其耐火極限，并在建筑內部制訂必要的應急方案，以減少人員傷亡和財產損失。
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