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结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施安规电容器

时间:2022年12月19日

结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施

结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施 2011:   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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