从钢结构特点谈钢结构防火

1、从从钢结构的特点钢结构的特点谈钢结构的防火谈钢结构的防火1 1、钢结构的特点钢结构的特点目录目录2 2、钢结构的防火钢结构的防火3 3、个人观点个人观点1 1、轻质高强、轻质高强钢结构的特点钢结构的特点2 2、塑性和韧性好、塑性和韧性好3 3、耐热性较好，耐火性差、耐热性较好，耐火性差钢与混凝土对比钢与混凝土对比Q235Q235C30C30轻质轻质材料的质量密度与强度的比值材料的质量密度与强度的比值 小小Q235钢钢C30混凝土混凝土fmf/107 . 37 . 14mf/10174Q235钢钢 密度密度：7850kg/m3 强度强度： 215N/mm2 C30混凝土混凝土 密度密度：2450

2、kg/m3 强度强度：14.3N/mm2 加拿大蒙特利尔世界博览会美国馆，直径为加拿大蒙特利尔世界博览会美国馆，直径为76M76M，高，高60M60M。大跨结构大跨结构国家大剧院国家大剧院 总建筑面积近总建筑面积近1515万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭万平方米，该工程外部围护结构为钢结构网壳，是半椭圆球形，东西长轴圆球形，东西长轴212.2m212.2m，南北短轴，南北短轴143.64m143.64m，总高度，总高度46.285m46.285m。设计为法国。设计为法国巴黎机场公司安德鲁建筑师，整体结构用钢量达巴黎机场公司安德鲁建筑师，整体结构用钢量达67506750吨。吨。

3、大跨结构大跨结构 国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积国家体育场建筑体形上像鸟巢，建筑面积25.8m25.8m2 2。可容纳。可容纳1010万人。平万人。平面为椭圆形，长轴面为椭圆形，长轴340m340m，短轴，短轴292m292m。屋盖中间有一个。屋盖中间有一个146m146m76m76m的开口，这的开口，这部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达部分将设计成开合屋盖。采用加肋薄壁箱形截面，总用钢量达1616万吨。万吨。国家体育馆国家体育馆大跨结构大跨结构上海金茂大厦上海金茂大厦 位于上海浦东新区，陆位于上海浦东新区，陆家嘴金融贸易中心，采用家嘴金融贸易中心，采用钢筋混凝土核心

4、筒，外框钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱结构。钢骨混凝土及钢柱结构。建筑面积建筑面积28.928.9万万m m2 2，地下，地下3 3层，地上层，地上8888层，建筑高度层，建筑高度420.5m420.5m，总用钢量，总用钢量1800018000吨。吨。设计者为美国设计者为美国S.O.MS.O.M事务所。事务所。 高层结构高层结构上海环球金融中心上海环球金融中心 位于陆家嘴金融贸易区，毗位于陆家嘴金融贸易区，毗邻金贸大厦，是以日本森大厦邻金贸大厦，是以日本森大厦株式会社为中心，联合日本、株式会社为中心，联合日本、美国等美国等4040多家企业投资兴建的多家企业投资兴建的项目。工程占地面积为

5、项目。工程占地面积为3 3万万m m2 2，总建筑面积达总建筑面积达38.1638.16万万m m2 2。该工。该工程地上程地上101101层，地下层，地下3 3层，建筑层，建筑主体高度达主体高度达492m492m，总用钢量，总用钢量2600026000吨，采用钢筋混凝土核心吨，采用钢筋混凝土核心筒，外框钢骨混凝土及钢柱结筒，外框钢骨混凝土及钢柱结构，构，20082008年竣工。年竣工。高层结构高层结构钢结构设计原理钢结构设计原理 Design Principles of Steel Structure 1 1、轻质高强、轻质高强钢结构的特点钢结构的特点2 2、塑性和韧性好、塑性和韧性好3 3

6、、耐热性较好，耐火性差、耐热性较好，耐火性差 汶川地震中都江堰市华夏广场小区，底部两层整体倒塌汶川地震中都江堰市华夏广场小区，底部两层整体倒塌 汶川地震中绝大部分钢结构建筑安然无恙汶川地震中绝大部分钢结构建筑安然无恙第一章第一章 绪绪 论论 混凝土结构 砌体结构 钢结构2 2、塑性和韧性好、塑性和韧性好 日本阪神大地震过后的钢结构住宅小区日本阪神大地震过后的钢结构住宅小区1 1、轻质高强、轻质高强钢结构的特点钢结构的特点2 2、塑性和韧性好、塑性和韧性好3 3、耐热性较好，耐火性差、耐热性较好，耐火性差3 3、耐热性较好，耐火性差、耐热性较好，耐火性差 根据纽约市政府统计根据纽约市政府统计,

7、,世贸中心倒塌造成世贸中心倒塌造成损失损失6767亿美元亿美元; ;计算机及其它办公设备共计算机及其它办公设备共计损失计损失120120亿美元亿美元; ;重建大楼将耗资重建大楼将耗资5353亿美亿美元元; ;纽约市政府还要花费纽约市政府还要花费110110亿美元用来安亿美元用来安抚数千名遇难者家属。并且由于这次的灾抚数千名遇难者家属。并且由于这次的灾难事件难事件, ,造成了以后长时间周边和世界经造成了以后长时间周边和世界经济的恶劣影响。济的恶劣影响。钢结构的钢结构的设计尤其需要考虑设计尤其需要考虑防火问题！防火问题！现代文明社会：现代文明社会：天灾人祸天灾人祸共存！共存！1 1、钢结构的火灾危

8、险性钢结构的火灾危险性钢结构的钢结构的防火防火2 2、钢结构的火灾危险性防治钢结构的火灾危险性防治 一般在一般在300300400400时时, ,其强度开始迅其强度开始迅速下降。到速下降。到500500左右左右, ,其强度下降到其强度下降到40%40%50%,50%,钢材的力学性能钢材的力学性能, ,诸如屈服点、诸如屈服点、抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅抗压强度、弹性模量以及荷载能力等都迅速下降速下降, ,低于建筑结构所要求的屈服强度低于建筑结构所要求的屈服强度, ,也就是低于建筑结构的承载许用应力也就是低于建筑结构的承载许用应力, ,一一般裸露钢结构耐火极限只有十几分钟般裸露钢结构耐火

9、极限只有十几分钟 若用没有防火涂层的普通建筑用钢作若用没有防火涂层的普通建筑用钢作为建筑物承载的主体为建筑物承载的主体, ,一旦发生火灾一旦发生火灾, ,则建则建筑物会迅速坍塌筑物会迅速坍塌, ,对人民的生命和财产安对人民的生命和财产安全造成严重的损失。全造成严重的损失。1 1、钢结构的火灾危险性、钢结构的火灾危险性钢结构的钢结构的防火防火2 2、钢结构的火灾危险性防治钢结构的火灾危险性防治1 1、混凝土包覆、混凝土包覆钢结构钢结构的火灾危险性防治的火灾危险性防治2 2、防火板包覆、防火板包覆3 3、采用隔热涂料或膨胀型防火涂料、采用隔热涂料或膨胀型防火涂料4 4、耐火刚、耐火刚混凝土包覆混凝

10、土包覆 (1)(1)外砌粘土砖防护外砌粘土砖防护, ,一般用厚一般用厚120 mm120 mm普通粘普通粘土砖土砖, ,耐火极限可达耐火极限可达3 h3 h左右。左右。 (2) (2)用普通水泥混凝土将钢结构包裹起来用普通水泥混凝土将钢结构包裹起来, ,即我即我们通常意义上说的钢管们通常意义上说的钢管( (筋筋) )混凝土结构。混凝土混凝土结构。混凝土可参与工作可参与工作( (如劲性混凝土结构如劲性混凝土结构),),也可以只起保也可以只起保护作用。厚护作用。厚100 mm100 mm时时, ,耐火极限可达耐火极限可达3 h3 h左右。左右。 (3) (3)用金属网外包砂浆防护用金属网外包砂浆防

11、护, ,这其中的金属网起这其中的金属网起到骨架增强的作用。到骨架增强的作用。防火板包覆防火板包覆 作为钢结构直接包敷保护法的一种作为钢结构直接包敷保护法的一种, ,防火板保护钢防火板保护钢结构早已在建筑工程中应用。早期使用的防火保护板材结构早已在建筑工程中应用。早期使用的防火保护板材主要有蛭石混凝土板、珍珠岩板、石棉水泥板和石膏板主要有蛭石混凝土板、珍珠岩板、石棉水泥板和石膏板, ,还有的是采用预制混凝土定型套管。板材通过水泥砂浆还有的是采用预制混凝土定型套管。板材通过水泥砂浆灌缝、抹灰与钢构件固定灌缝、抹灰与钢构件固定, ,或以合成树脂粘结或以合成树脂粘结, ,也可采用也可采用钉子或螺丝固定

12、。这些传统的防火板材虽能在一定程度钉子或螺丝固定。这些传统的防火板材虽能在一定程度上提高钢结构的耐火时间上提高钢结构的耐火时间, ,但存在着明显的不足。因此但存在着明显的不足。因此人们只好把重点投向防火涂料人们只好把重点投向防火涂料, ,板材保护法因而发展缓板材保护法因而发展缓慢。慢。采用隔热涂料或膨胀型防火涂料采用隔热涂料或膨胀型防火涂料 以上两种方法要使钢结构达到规定的防火要以上两种方法要使钢结构达到规定的防火要求需要相当厚的保护层求需要相当厚的保护层, ,这样必然会增加构件质这样必然会增加构件质量和占用较多的室内空间量和占用较多的室内空间, ,另外对于轻钢结构、另外对于轻钢结构、网架结构

13、和异形钢结构等网架结构和异形钢结构等, ,采用这两种方法也不采用这两种方法也不适合。在这种情况下适合。在这种情况下, ,采用钢结构防火涂料较为采用钢结构防火涂料较为合理。合理。 钢结构防火涂料施工简便钢结构防火涂料施工简便, ,无须复杂的工具无须复杂的工具即可施工即可施工, ,重量轻、造价底重量轻、造价底, ,而且不受构件的几何而且不受构件的几何形状和部位的限制。国外自上世纪形状和部位的限制。国外自上世纪5050年代以来就年代以来就采用防火涂料施涂钢结构表面采用防火涂料施涂钢结构表面, ,火灾时能形成耐火灾时能形成耐火隔热保护层火隔热保护层, ,以提高钢结构的耐火极限以提高钢结构的耐火极限,

14、,满足建满足建筑防火设计规范要求筑防火设计规范要求, ,减少建筑物钢结构火灾灾减少建筑物钢结构火灾灾害。害。采用耐火刚采用耐火刚 喷涂、防火板、混凝土等防火保护措施工作喷涂、防火板、混凝土等防火保护措施工作费工费时费工费时, ,还增加了建筑结构的重量还增加了建筑结构的重量, ,延长了工期延长了工期, ,提高了建造成本。研制和应用耐火钢正是为了减提高了建造成本。研制和应用耐火钢正是为了减薄或取消耐火涂层。耐火钢也不同于普通的耐热薄或取消耐火涂层。耐火钢也不同于普通的耐热钢钢, ,耐热钢对钢的高温性能耐热钢对钢的高温性能, ,如高温持久强度、蠕如高温持久强度、蠕变强度、疲劳性能等有严格的要求变强度

15、、疲劳性能等有严格的要求; ;采用耐火刚采用耐火刚 耐火钢在性能上它不需要长时间的高温强度耐火钢在性能上它不需要长时间的高温强度, ,只要在只要在600600左右的高温下保持左右的高温下保持1 13 3小时后其屈小时后其屈服强度值不低于室温数值的服强度值不低于室温数值的2/3,2/3,以保证结构的安以保证结构的安全性全性, ,保证人员、重要物资等在结构坍塌前能安保证人员、重要物资等在结构坍塌前能安全地撤离火灾现场。全地撤离火灾现场。个人观点个人观点 虽然钢结构由于其独特的性能被广泛应用于虽然钢结构由于其独特的性能被广泛应用于建筑场合建筑场合, ,但是由于其固有的缺点但是由于其固有的缺点, ,我们在应用中我们在应用中, ,要采取不同的方法手段来解决这个问题要采取不同的方法手段来解决这个问题, ,关键是关键是由场合、耐火极限要求、成本等因数综合考虑由场合、耐火极限要求、成本等因数综合考虑, ,可以单独采用一种方法