從鋼結構的特點談鋼結構的防火

1、從鋼結構的特點談鋼結構的防火從鋼結構的特點談鋼結構的防火1 1、鋼結構的特點、鋼結構的特點目錄目錄2 2、鋼結構的防火、鋼結構的防火3 3、個人觀點、個人觀點1 1、輕質高強、輕質高強鋼結構的特點鋼結構的特點2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差鋼與混凝土對比鋼與混凝土對比Q235Q235C30C30輕質輕質材料的質量密度與強度的比值材料的質量密度與強度的比值 小小Q235鋼鋼C30混凝土混凝土fmf/107 . 37 . 14mf/10174Q235鋼鋼 密度密度：7850kg/m3 強度強度： 215N/mm2 C30混凝土混凝土 密度密度：2

2、450kg/m3 強度強度：14.3N/mm2 加拿大蒙特利爾世界博覽會美國館，直徑為加拿大蒙特利爾世界博覽會美國館，直徑為76M76M，高，高60M60M。大跨結構大跨結構國家大劇院國家大劇院 總建筑面積近總建筑面積近1515萬平方米，該工程外部圍護結構為鋼結構網(wǎng)殼，是半橢萬平方米，該工程外部圍護結構為鋼結構網(wǎng)殼，是半橢圓球形，東西長軸圓球形，東西長軸212.2m212.2m，南北短軸，南北短軸143.64m143.64m，總高度，總高度46.285m46.285m。設計為法國。設計為法國巴黎機場公司安德魯建筑師，整體結構用鋼量達巴黎機場公司安德魯建筑師，整體結構用鋼量達67506750噸。

3、噸。 大跨結構大跨結構 國家體育場建筑體形上像鳥巢，建筑面積國家體育場建筑體形上像鳥巢，建筑面積25.8m25.8m2 2?？扇菁{?？扇菁{1010萬人。平萬人。平面為橢圓形，長軸面為橢圓形，長軸340m340m，短軸，短軸292m292m。屋蓋中間有一個。屋蓋中間有一個146m146m76m76m的開口，這的開口，這部分將設計成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達部分將設計成開合屋蓋。采用加肋薄壁箱形截面，總用鋼量達1616萬噸。萬噸。國家體育館國家體育館大跨結構大跨結構上海金茂大廈上海金茂大廈 位于上海浦東新區(qū)，陸位于上海浦東新區(qū)，陸家嘴金融貿(mào)易中心，采用家嘴金融貿(mào)易中心，采用鋼筋混凝

4、土核心筒，外框鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱結構。鋼骨混凝土及鋼柱結構。建筑面積建筑面積28.928.9萬萬m m2 2，地下，地下3 3層，地上層，地上8888層，建筑高度層，建筑高度420.5m420.5m，總用鋼量，總用鋼量1800018000噸。噸。設計者為美國設計者為美國S.O.MS.O.M事務所。事務所。 高層結構高層結構上海環(huán)球金融中心上海環(huán)球金融中心 位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，毗位于陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，毗鄰金貿(mào)大廈，是以日本森大廈鄰金貿(mào)大廈，是以日本森大廈株式會社為中心，聯(lián)合日本、株式會社為中心，聯(lián)合日本、美國等美國等4040多家企業(yè)投資興建的多家企業(yè)投資興建的項目。工程占地

5、面積為項目。工程占地面積為3 3萬萬m m2 2，總建筑面積達總建筑面積達38.1638.16萬萬m m2 2。該工。該工程地上程地上101101層，地下層，地下3 3層，建筑層，建筑主體高度達主體高度達492m492m，總用鋼量，總用鋼量2600026000噸，采用鋼筋混凝土核心噸，采用鋼筋混凝土核心筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱結筒，外框鋼骨混凝土及鋼柱結構，構，20082008年竣工。年竣工。高層結構高層結構鋼結構設計原理鋼結構設計原理 Design Principles of Steel Structure序號名 稱城市建成年份層數(shù)高度米用途1哈里法塔迪拜2010160828多功能2臺北10

6、1臺北2004101508多功能3上海環(huán)球金融中心上海2008101492多功能4PetronasTower吉隆坡199688450多功能5Sears Tower芝加哥19741974110443辦公6金茂大廈上海199888421多功能7Empire State Building紐約19311931102381辦公8中環(huán)廣場香港199278374辦公9中銀大廈香港198970369辦公10T&C Tower高雄199785348多功能 1 1、輕質高強、輕質高強鋼結構的特點鋼結構的特點2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差 汶川地震中都江

7、堰市華夏廣場小區(qū)，底部兩層整體倒塌汶川地震中都江堰市華夏廣場小區(qū)，底部兩層整體倒塌 汶川地震中絕大部分鋼結構建筑安然無恙汶川地震中絕大部分鋼結構建筑安然無恙第一章第一章 緒緒 論論 混凝土結構 砌體結構 鋼結構2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好 日本阪神大地震過后的鋼結構住宅小區(qū)日本阪神大地震過后的鋼結構住宅小區(qū)1 1、輕質高強、輕質高強鋼結構的特點鋼結構的特點2 2、塑性和韌性好、塑性和韌性好3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差3 3、耐熱性較好，耐火性差、耐熱性較好，耐火性差 根據(jù)紐約市政府統(tǒng)計根據(jù)紐約市政府統(tǒng)計, ,世貿(mào)中心倒塌造成世貿(mào)中心倒塌造成損失損失6767億美元億美

8、元; ;計算機及其它辦公設備共計算機及其它辦公設備共計損失計損失120120億美元億美元; ;重建大樓將耗資重建大樓將耗資5353億美億美元元; ;紐約市政府還要花費紐約市政府還要花費110110億美元用來安億美元用來安撫數(shù)千名遇難者家屬。并且由于這次的災撫數(shù)千名遇難者家屬。并且由于這次的災難事件難事件, ,造成了以后長時間周邊和世界經(jīng)造成了以后長時間周邊和世界經(jīng)濟的惡劣影響。濟的惡劣影響。鋼結構的設計尤其需要考慮鋼結構的設計尤其需要考慮防火問題！防火問題！現(xiàn)代文明社會：現(xiàn)代文明社會：天災人禍天災人禍共存！共存！1 1、鋼結構的火災危險性、鋼結構的火災危險性鋼結構的防火鋼結構的防火2 2、鋼結

9、構的火災危險性防治、鋼結構的火災危險性防治 一般在一般在300300400400時時, ,其強度開始迅其強度開始迅速下降。到速下降。到500500左右左右, ,其強度下降到其強度下降到40%40%50%,50%,鋼材的力學性能鋼材的力學性能, ,諸如屈服點、諸如屈服點、抗壓強度、彈性模量以及荷載能力等都迅抗壓強度、彈性模量以及荷載能力等都迅速下降速下降, ,低于建筑結構所要求的屈服強度低于建筑結構所要求的屈服強度, ,也就是低于建筑結構的承載許用應力也就是低于建筑結構的承載許用應力, ,一一般裸露鋼結構耐火極限只有十幾分鐘般裸露鋼結構耐火極限只有十幾分鐘 若用沒有防火涂層的普通建筑用鋼作若用沒

10、有防火涂層的普通建筑用鋼作為建筑物承載的主體為建筑物承載的主體, ,一旦發(fā)生火災一旦發(fā)生火災, ,則建則建筑物會迅速坍塌筑物會迅速坍塌, ,對人民的生命和財產(chǎn)安對人民的生命和財產(chǎn)安全造成嚴重的損失。全造成嚴重的損失。1 1、鋼結構的火災危險性、鋼結構的火災危險性鋼結構的防火鋼結構的防火2 2、鋼結構的火災危險性防治、鋼結構的火災危險性防治1 1、混凝土包覆、混凝土包覆鋼結構的火災危險性防治鋼結構的火災危險性防治2 2、防火板包覆、防火板包覆3 3、采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料、采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料4 4、耐火剛、耐火剛混凝土包覆混凝土包覆 (1)(1)外砌粘土磚防護外砌粘土磚防護, ,

11、一般用厚一般用厚120 mm120 mm普通粘普通粘土磚土磚, ,耐火極限可達耐火極限可達3 h3 h左右。左右。 (2) (2)用普通水泥混凝土將鋼結構包裹起來用普通水泥混凝土將鋼結構包裹起來, ,即我即我們通常意義上說的鋼管們通常意義上說的鋼管( (筋筋) )混凝土結構?；炷粱炷两Y構?；炷量蓞⑴c工作可參與工作( (如勁性混凝土結構如勁性混凝土結構),),也可以只起保也可以只起保護作用。厚護作用。厚100 mm100 mm時時, ,耐火極限可達耐火極限可達3 h3 h左右。左右。 (3) (3)用金屬網(wǎng)外包砂漿防護用金屬網(wǎng)外包砂漿防護, ,這其中的金屬網(wǎng)起這其中的金屬網(wǎng)起到骨架增強的作

12、用。到骨架增強的作用。防火板包覆防火板包覆 作為鋼結構直接包敷保護法的一種作為鋼結構直接包敷保護法的一種, ,防火板保護鋼防火板保護鋼結構早已在建筑工程中應用。早期使用的防火保護板材結構早已在建筑工程中應用。早期使用的防火保護板材主要有蛭石混凝土板、珍珠巖板、石棉水泥板和石膏板主要有蛭石混凝土板、珍珠巖板、石棉水泥板和石膏板, ,還有的是采用預制混凝土定型套管。板材通過水泥砂漿還有的是采用預制混凝土定型套管。板材通過水泥砂漿灌縫、抹灰與鋼構件固定灌縫、抹灰與鋼構件固定, ,或以合成樹脂粘結或以合成樹脂粘結, ,也可采用也可采用釘子或螺絲固定。這些傳統(tǒng)的防火板材雖能在一定程度釘子或螺絲固定。這些

13、傳統(tǒng)的防火板材雖能在一定程度上提高鋼結構的耐火時間上提高鋼結構的耐火時間, ,但存在著明顯的不足。因此但存在著明顯的不足。因此人們只好把重點投向防火涂料人們只好把重點投向防火涂料, ,板材保護法因而發(fā)展緩板材保護法因而發(fā)展緩慢。慢。采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料采用隔熱涂料或膨脹型防火涂料 以上兩種方法要使鋼結構達到規(guī)定的防火要以上兩種方法要使鋼結構達到規(guī)定的防火要求需要相當厚的保護層求需要相當厚的保護層, ,這樣必然會增加構件質這樣必然會增加構件質量和占用較多的室內空間量和占用較多的室內空間, ,另外對于輕鋼結構、另外對于輕鋼結構、網(wǎng)架結構和異形鋼結構等網(wǎng)架結構和異形鋼結構等, ,采用這兩種方

14、法也不采用這兩種方法也不適合。在這種情況下適合。在這種情況下, ,采用鋼結構防火涂料較為采用鋼結構防火涂料較為合理。合理。 鋼結構防火涂料施工簡便鋼結構防火涂料施工簡便, ,無須復雜的工具無須復雜的工具即可施工即可施工, ,重量輕、造價底重量輕、造價底, ,而且不受構件的幾何而且不受構件的幾何形狀和部位的限制。國外自上世紀形狀和部位的限制。國外自上世紀5050年代以來就年代以來就采用防火涂料施涂鋼結構表面采用防火涂料施涂鋼結構表面, ,火災時能形成耐火災時能形成耐火隔熱保護層火隔熱保護層, ,以提高鋼結構的耐火極限以提高鋼結構的耐火極限, ,滿足建滿足建筑防火設計規(guī)范要求筑防火設計規(guī)范要求,

15、,減少建筑物鋼結構火災災減少建筑物鋼結構火災災害。害。采用耐火剛采用耐火剛 噴涂、防火板、混凝土等防火保護措施工作噴涂、防火板、混凝土等防火保護措施工作費工費時費工費時, ,還增加了建筑結構的重量還增加了建筑結構的重量, ,延長了工期延長了工期, ,提高了建造成本。研制和應用耐火鋼正是為了減提高了建造成本。研制和應用耐火鋼正是為了減薄或取消耐火涂層。耐火鋼也不同于普通的耐熱薄或取消耐火涂層。耐火鋼也不同于普通的耐熱鋼鋼, ,耐熱鋼對鋼的高溫性能耐熱鋼對鋼的高溫性能, ,如高溫持久強度、蠕如高溫持久強度、蠕變強度、疲勞性能等有嚴格的要求變強度、疲勞性能等有嚴格的要求; ;采用耐火剛采用耐火剛 耐

16、火鋼在性能上它不需要長時間的高溫強度耐火鋼在性能上它不需要長時間的高溫強度, ,只要在只要在600600左右的高溫下保持左右的高溫下保持1 13 3小時后其屈小時后其屈服強度值不低于室溫數(shù)值的服強度值不低于室溫數(shù)值的2/3,2/3,以保證結構的安以保證結構的安全性全性, ,保證人員、重要物資等在結構坍塌前能安保證人員、重要物資等在結構坍塌前能安全地撤離火災現(xiàn)場。全地撤離火災現(xiàn)場。個人觀點個人觀點 雖然鋼結構由于其獨特的性能被廣泛應用于雖然鋼結構由于其獨特的性能被廣泛應用于建筑場合建筑場合, ,但是由于其固有的缺點但是由于其固有的缺點, ,我們在應用中我們在應用中, ,要采取不同的方法手段來解決這個問題要采取不同的方法手段來解決這個問題, ,關鍵是關鍵是由場合、耐火極限要求、成本等因數(shù)綜合考慮由場合、耐火極限要求、成本等因數(shù)綜合考