Преимущества высокой прочности и хорошей растяжимости стали определяют, что стальная конструкция имеет характеристики легкого веса, хороших сейсмических свойств и большой несущей способности. В то же время стальные конструкции могут быть обработаны на месте, строительный цикл короткий, материал может быть переработан. Поэтому стальные конструкции широко используются как внутри страны, так и за рубежом.
Но стальная конструкция имеет фатальную слабость: плохая огнестойкость. В целях поддержания прочности и жесткости стальных конструкций в течение длительного времени во время пожара, обеспечения безопасности жизни и имущества людей, в реальных работах принимаются различные меры противопожарной защиты. В соответствии с различными принципами противопожарной защиты противопожарные меры делятся на метод сопротивления нагрева и метод водяного охлаждения. Термостойкий метод также можно разделить на метод распыления и метод упаковки (метод пустой упаковки и метод твердой упаковки). Подходы к водяному охлаждению включают в себя струйное охлаждение и промывочное охлаждение. В этой статье будут подробно описаны различные противопожарные меры и сопоставлены их преимущества и недостатки.
- Пределы огнестойкости и свойства стальных конструкций – это время, когда элемент теряет стабильность или целостность, изоляцию и огнестойкость при стандартных испытаниях на огнестойкость.
Хотя сама сталь не горит или не горит, ее свойства сильно зависят от температуры. Однако ударная вязкость стали снижается при 250°C, а при более чем 300°C значительно снижается текучесть и предельная прочность. В реальном пожаре критическая температура, при которой стальная конструкция теряет стабильность статического равновесия, составляет около 500 °C, в то время как общая температура на месте пожара может достигать 800 ~ 1000 °C. Поэтому при высоких температурах стальная конструкция быстро претерпевает пластическую деформацию, что приводит к локальному повреждению, что в конечном итоге приводит к общему краху и отказу стальной конструкции. Здания со стальными конструкциями должны принимать противопожарные меры для обеспечения того, чтобы здания имели достаточный предел огнестойкости. Предотвращать быстрое нагревание стальных конструкций до критических температур во время пожара, предотвращать чрезмерную деформацию или даже разрушение здания, тем самым получая ценное время для пожарной и безопасной эвакуации людей, избегая или уменьшая ущерб от пожара.
- Противопожарные меры стальных конструкций
Противопожарные меры стальной конструкции можно разделить на две категории в соответствии с ее принципом: одна – термостойкость, а другая – водяное охлаждение. Цель этих мер одинакова: обеспечить, чтобы температура компонентов не превышала их критическую температуру в течение установленного периода времени. Разница заключается в том, что метод тепловой блокировки предотвращает передачу тепла на компоненты, в то время как метод водяного охлаждения позволяет тепло передаваться на компоненты, а затем рассеиваться для достижения цели.
2.1 Термостойкий метод
Метод теплоустойчивости делится на метод распылительного покрытия и метод инкапсуляции, основанный на теплоустойчивости огнеупорных покрытий и материалов инкапсуляции. Способ распыления защищает конструкцию путем нанесения или распыления огнеупорных покрытий. Метод инкапсуляции также может быть разделен на метод полой инкапсуляции и метод твердой инкапсуляции.
2.1.1 Метод распыления
Как правило, покрытие или распыление огнезащитной краски на стальной поверхности, образуя огнестойкий изоляционный защитный слой, повышает огнестойкость стальных конструкций. Этот метод прост в строительстве, легкий вес, длительное время огнестойкости, не ограничен геометрией стальных конструкций. Он имеет хорошую экономичность и практичность и широко используется. Широкий ассортимент огнестойких покрытий для стальных конструкций, можно условно разделить на две категории: одна – огнестойкая краска с тонким покрытием (категория B), также известная как расширяющаяся огнезащитная краска для стальных конструкций; Другой – толстое покрытие (H). Противопожарная краска класса B, толщина покрытия обычно 2 – 7 мм. Основной материал – органическая смола, с определенным декоративным эффектом, при высокой температуре будет расширяться и толщаться. Предел огнестойкости может достигать 0,5 – 1,5 часов. Противопожарная краска с тонким покрытием стальной конструкции имеет преимущества тонкого покрытия, легкого веса и хорошей вибростойкости. Если предел огнестойкости наружных стальных конструкций в помещении и легких стальных конструкций крыши установлен на 1,5 часа или менее, следует выбрать огнеупорную краску для стальных конструкций с тонким покрытием. Толщина покрытия огнестойкой краски класса H обычно составляет 8 – 50 мм. Похоже на гранулированную поверхность. Основными компонентами являются неорганические изоляционные материалы, низкая плотность и низкий коэффициент теплопроводности. Предел огнестойкости может достигать 0,5 – 3,0 часа. Противопожарная краска с толстым покрытием стальной конструкции обычно не горит, устойчива к старению, имеет надежную долговечность. Если предел огнестойкости внутренней темной стальной конструкции, высокоуровневой цельной стальной конструкции и многослойной заводской стальной конструкции установлен более чем на 1,5 часа, следует использовать огнеупорную краску толстой стальной конструкции.
2.1.2 Метод упаковки
1) Пустое уплотнение: обычно используются огнестойкие панели или огнеупорные кирпичи для упаковки стальных конструкций вдоль внешней границы стальных конструкций. Стальные конструкции отечественных предприятий нефтехимической промышленности в основном защищены стальными конструкциями, завернутыми в строительные огнеупорные кирпичи. Преимущество этого метода заключается в высокой прочности и сильной ударопрочности, но недостатком является то, что он занимает большое пространство и затрудняет строительство. В качестве огнеупорного внешнего слоя используются огнеупорные легкие пластины, такие как армированные волокном цементные плиты, гипсовые плиты, пиявки и т.д. Большой метод упаковки стальных конструкций имеет преимущества гладкой и гладкой декоративной поверхности, низкой стоимости, низких потерь, отсутствия загрязнения окружающей среды, устойчивости к старению и т. Д., С хорошими перспективами продвижения. 2) Метод твердой упаковки: стальные конструкции, как правило, завернуты и полностью закрыты путем заливки бетона. Например, стальной столб Всемирного финансового здания Пудун в Шанхае использует этот метод. Преимущество заключается в высокой прочности, ударопрочности, но недостатком является то, что бетонный защитный слой занимает большое пространство, строительство относительно проблематично, особенно на стальных балках и наклонных опорах.
2.2 Режим водяного охлаждения
Водяное охлаждение включает в себя как спринклерное, так и водяное охлаждение.
2.2.1 струйное охлаждение
Метод водяного охлаждения – это установка автоматической или ручной системы впрыска воды в верхней части стальной конструкции. При возникновении пожара срабатывает система пожаротушения, которая образует непрерывную водную пленку на поверхности стальной конструкции. Когда пламя распространяется на поверхность стальной конструкции, вода испаряется и забирает тепло, задерживая строительство стальной конструкции до ее предельной температуры. В здании Института гражданского строительства Университета Тунцзи применяется метод охлаждения водой.
2.2.2 водяное охлаждение
Метод водяного охлаждения предполагает наполнение водой полых стальных конструкций. Циркулируя воду в стальной конструкции, она поглощает тепло, вырабатываемое самой сталью. Таким образом, стальные конструкции могут поддерживать низкую температуру при пожаре и не терять несущую способность из – за чрезмерного нагрева. Для предотвращения коррозии и обледенения в воду следует добавлять антикоррозионные и антифризы. Стальные столбы 64 – этажного американского стального здания в Питтсбурге охлаждаются водой.
- Сравнение противопожарных мер и методов изоляции может замедлить передачу тепла через теплоизоляционный материал в структурные части. В целом, термоизоляция имеет хорошую экономичность и практичность и широко используется в практической технике. Водное охлаждение является эффективной противопожарной мерой, но из – за его особых требований к конструкционному проектированию и высокой стоимости в настоящее время не очень хорошо распространено в инженерной области.
Метод изоляции широко используется в противопожарной защите стальных конструкций, поэтому ниже основное внимание уделяется преимуществам и недостаткам метода распыления и метода упаковки с точки зрения мер изоляции.
3.1 Огнестойкость
С точки зрения огнестойкости метод упаковки лучше, чем метод распыления. Бетон, огнеупорный кирпич и другие ограждающие материалы лучше, чем обычная огнезащитная краска. Кроме того, огнестойкость новых огнеупорных панелей также лучше, чем огнеупорная краска. Его предел огнестойкости значительно выше, чем огнестойкий изоляционный материал стальной конструкции той же толщины, и даже выше, чем расширяющаяся огнезащитная краска.
3.2 Долговечность
Поскольку герметичные материалы, такие как бетон, имеют хорошую долговечность, они не могут легко снижать производительность с течением времени; Долговечность всегда была проблемой, которую не могут решить огнезащитные покрытия стальных конструкций. Тонкие и сверхтонкие огнезащитные краски, состоящие в основном из органических компонентов, как на открытом воздухе, так и в помещении, могут вызывать проблемы разложения, деградации, старения и т. Д., В результате чего краска отслаивается, опыляется или теряет огнестойкость.
3.3 Строимость
Метод пожаротушения стальных конструкций прост и не требует сложных инструментов для применения. Тем не менее, качество строительства распыления плохо контролируется, трудно контролировать удаление ржавчины основного материала, толщину покрытия противопожарной краски и влажность строительной среды; Строительство огибающего метода относительно сложно, особенно наклонная поддержка и стальные балки, но строительство сильно контролируется, качество легко гарантировать. Толщина герметичного материала может быть точно изменена, чтобы контролировать предел огнестойкости.
3.4 Экологический характер
Распыление загрязняет окружающую среду во время строительства, особенно если при высоких температурах выделяются вредные газы. Этот метод упаковки не предусматривает выброса токсичных веществ при строительстве, нормальном использовании и высоких температурах, что способствует защите окружающей среды и безопасности людей во время пожара.
3.5 Экономика
Метод напыления прост в строительстве, короткий период строительства, низкая стоимость строительства. Тем не менее, противопожарные краски стоят дорого, и из – за недостатков старения их обслуживание обходится относительно дорого. Строительные затраты на метод упаковки высоки, но используемые материалы дешевы, а эксплуатационные расходы низки. В целом, этот метод упаковки имеет хорошие экономические выгоды.
3.6 Применимость
Способ распыления не ограничивается геометрией компонентов и часто используется для защиты различных компонентов, таких как балки, колонны, полы, крыши и т.д. Особенно подходит для противопожарной защиты стальных конструкций в пространственных конструктивных системах, таких как легкие стальные конструкции, сеточные конструкции и нерегулярные стальные конструкции. Строительство метода обмотки сложно, особенно для стальных балок, наклонной опоры и других компонентов. Метод обмотки обычно используется для колонн, и его сфера применения не столь широка, как метод распыления.
3.7 Занимаемое пространство
Противопожарная краска, используемая методом распыления, имеет меньший размер, в то время как упаковочные материалы, используемые методом упаковки, такие как бетон и пожарные кирпичи, занимают пространство и уменьшают его использование. Качество упаковочных материалов также выше.
- Резюме
В результате обсуждения можно сделать следующие выводы:
1) Применение мер противопожарной защиты стальных конструкций должно учитывать тип конструкции, сложность строительства, требования к качеству строительства, требования к долговечности, экономическую эффективность и другие факторы;
2) Сравнивая метод распыления и метод упаковки, основным преимуществом метода напыления является простой процесс строительства, внешний вид деталей после распыления не претерпевает значительных изменений. Основными преимуществами метода упаковки являются низкая стоимость, хорошая огнестойкость и долговечность;
3) Различные противопожарные меры имеют свои преимущества и недостатки. В инженерных применениях они могут дополнять друг друга, и различные противопожарные меры могут быть объединены. Принимая различные меры, можно установить несколько пожарных линий.
