钢结构住宅建筑的防火.docx

钢构造建筑日勺防火摘要：伴随钢构造建筑日勺迅速发展，作为建筑日勺一种分支，现如今与砌体构造、钢筋混凝土构造同样是建筑的重要构成部分。钢构造具有强度高、自重轻、抗震性好、施工污染少、可循环再生、使用率高等一系列长处。可工业化生产，在工厂中预制后到现场整体装配，具有其他构造无法比拟H勺长处。然而在这些长处日勺背后，也伴伴随钢构造建筑致命弱点一耐火性能差，高温下虽不燃烧，但极易发生变形和破坏。本文从钢材特点出发探讨了钢构造防火日勺研究与房展，以及钢构造防火设计的某些措施与注意事项。关键词：钢构造、钢材、耐火、防火设计、Abstract:Withtherapiddevelopmentofsteelstructurebuildings,abranchofabuilding,nowadaysandmasonrystructureofreinforcedconcretestructure,asistheimportantcomponentofthebuilding.Steelstructurehashighstrength,lightweight,good,constructionpollutionextent,circulatingregeneration,lessaseriesofadvantagesofhigherutilizationrate.Butindustrializedproduction,prefabricatedinfactoriestothewholeassemblyaftertheotherstructures,havetheincomparablevirtues.However,intheseadvantages,isaccompaniedbysteelstructurebehindfatalweakness-architecturalfireproofperformanceispoor,thoughnotburningunderhightemperature,buteasilyhappeneddeformationandfailure.Thispaperdiscussedfromsteelcharacteristicsofthesteelstructurefire-proofingresearchandexhibitions,andsteelstructurefire-protectiondesignandprecautionsofsomeofthemeasures.Keywords:steelstructurerolledsteelfire-resistantfireprotectiondesign正文引言：2010年11月15日14时，上海余姚路胶州路一栋高层公寓起火。据附近居民简介，公寓内住着不少退休教师，起火点位于10T2层之间，整栋楼都被大火包围着，楼内尚有不少居民没有撤离。大火导致58人遇难，另有70余人正在接受治疗。事故原因已初步查明，是由无证电焊工违章操作引起的，施工作业现场管理混乱，存在明显抢工行为；事故现场违规使用大量尼龙网、聚氨酯泡沫等易燃材料；以及有关部门安全监管不力等问题。2009年2月9日晚21时许，在建0¾央视新台址园区文化中心发生特大火灾事故，大火持续六小时，火灾由烟花引起。在救援过程中消防队员张建勇牺牲，6名消防队员和2名施工人员受伤。建筑物过火、过烟面积21333平方米，其中过火面积8490平方米，导致直接经济损失16383万元。尚有诸多这样B¾案例，对于火灾，根据国标消防基本术语可以定义为在时间和空间上失去控制的燃烧所导致的灾害。伴随我国越来越多的高层、超高层建筑和大空间、大跨度建筑出目前人们B视野，对于这些建筑尤其像央视“过火楼”这种外形怪异日勺高层建筑，一般都是钢构造建筑或部分采用钢构造。由于混凝土构造重量太大，而钢构造由于自重比较轻可以做的很高很大。尽管钢构造具有这些比较轻、建造快、现场施工量小0长处，不过除了造价高外，它尚有个致命B¾弱点那就是怕火一一虽然钢材自身并不燃烧，但一般钢材在600摄氏度B¾环境下，强度就和面条差不多。一旦大火烧过，钢构造往往严重受损。假如救火时浇水，对其破坏将愈加严重。钢构造高层建筑虽然发生不大H¾火灾，技术上也必须拆除才能保证安全。因此，怎样深入完善和充实既有建筑防火规范中0有关设计规定、改善钢构造的耐火设计措施、合理确定建筑的火灾安全度，科学、经济地保障钢构造建筑的火灾安全和保护建筑内0人员生命与财产，便是我们所要研究B¾方向。一、钢构造建筑的特点1、钢材自身的特点1.l材料B强度高，塑性和韧性好钢材和其他建筑材料诸如混凝土、砖石和木材相比.强度要高得多。因此，尤其合用于跨度大或荷载很大的构件和构造。钢材还具塑性和韧性好的特点：塑性好，构造在一般条件下不会因超载而忽然断裂；韧性好，构造对动力荷载的适应性强。良好的吸能性和延性还使钢构造具有优越的抗震性能。另首先，由于钢材B¾强度高，做成日勺构件截面小而壁薄，受压时需要满足稳定的规定，强度有时不能充足发挥。1.2材质均匀，与力学计算的假定比较符合钢材内部组织比较靠近于匀质和各向同性，并且在一定的应力幅度内几乎是完全弹性的。因此，钢构造的实际受力状况和工程力学计算成果比较符合。钢材在冶炼和轧制过程中质量可以得到严格控制，材质波动0范围小。1.3钢材B¾重量轻钢材的强度比混凝土等建筑材料大的同步，钢材也比钢筋、混凝土轻。原因足钢材0强度与密度之比要比混凝上大得多。以同样0跨度承受同样荷载，钢屋架0重量最多不超过钢筋混凝土屋架B¾13至14。2.钢构造建筑的应用优势2.1设计制造周期短，设计生产一体化现代构造设计借助于计算机和专业化构造分析软件，使得设计周期大大缩短，设计中的修改和调整非常以便。同步，由于钢构造具有工厂预制、现场安装的特点，可以将前期设计和现场的生产手段相结合，通过网络计算机和数控机床结合，使设计人员在工作室中完毕设计后，即由工厂的生产线完毕产品制作，具有极高的效率和精确度，可以大大减少项目建设周期。2.2有利合理布置功能区间在居住建筑中，建筑师和居民一直但愿可以有大跨的无竖向结构B¾空间，这样，可以根据需求进行灵活隔断，使室内布置呈多样化。老式住宅由于所用材料的性质，限制了空间布置的自由。钢构造住宅可以运用钢材强度高0特点，采用大开间柱网布置，使建筑平面分隔灵活，可以运用非承重墙体灵活分隔室内空间，形成开放式住宅。同时，运用钢构造连接简朴的特点，在垂直平面内比老式构造能更好地应用错层、跃层构造。由于钢构造住宅0构件截面尺寸小，可以增长使用面积，提高得房率。下图以梅山苑二期为例，从图中可见柱截面很小：2.3承载强度高，抗震性能好相似的荷载，钢构造截面最小，相似的截面，钢构造承载力最大。在抗震设防区，由于钢构造重量轻，六层轻钢住宅的重量仅相称于四层砖混构造的重量，因此，自身所受0地震作用小;并且，钢材具有高延性，有很好B¾耗能能力，因此，抗震性能好，构造安全度高。2.4施工优势突出，综合造价低现浇混凝土需要持续施工，在我国北方地区受到施工季节的影响。钢构造的大部分构件在工厂生产，运往现场通过焊接或螺栓进行整体组装，可全天候作业。施工现场作业量小，减少了施工临时用地，对周围环境污染小，提高了施工的机械化水平。施工时可以节省支模、拆模B¾材料，由此减少成本，大大加紧施工速度。资金价值在施工中充足体现，减少资金成本，对开发商的销售和资金回笼极为有利。钢构造承载力高，可以实现构造的大开间布置，构件截面小，自重比较轻，地基的处理比较轻易，可以采用天然基础型式。由于基础在工程造价中占有比重比较大，上部构造重量轻可以减少基础0造价，从而减少整个项目B¾投资。2.5符合节省型社会建设的规定钢构造合适工厂大批量生产，工业化、商品化程度高。它能将节能、防水、隔热、门窗等先进B¾成品集合在一起，实现综合成套应用，将设计、生产、施工、安装一体化，提高住宅的产业化水平。此后伴随都市建设的发展，都市改造需要拆除大量0旧建筑，钢构造比老式结构的拆除更轻易实行，钢材回收运用率高、拆除成本低、污染较小，符合可持续发展的规定。当然，钢构造也有某些缺陷，如防火能力差、易锈蚀等。但这些问题伴随科技的发展，设计0改善，先进0¾防火材料、防锈涂料及新型耐火耐候钢的出现将得到很好B¾处理。二、钢构造建筑防火的研究与发展1、钢构造防火的研究历史1.1国内外对钢构造B耐火性能与耐火承载力计算措施进行过大量研究在国外从20世纪60年代开始对钢管混凝土柱、压型钢板-混凝土组合板、钢-混凝土组合梁在火灾下的力学性能进行了大量理论分析和试验研究。我国从20世纪90年代开始对钢构造B¾耐火设计进行了研究，如原哈尔滨建筑大学。福州大学、同济大学、公安部天津消防科学研究所和清华大学等单位对钢构造构件平面钢框架构造0耐火性能进行了一系列研究，提出有关耐火承载力和保护层厚度的计算措施。在国内外数年0研究下，如今对于钢材和钢构造在高温下B强度、弹性模量及全过程曲线等；高温下钢材B¾热导率、比热、容重及膨胀系数等；高温环境中的破坏特性、不一样构件形状或尺寸变化特性；构件和构造的耐火极限及全过程分析；构件和构造内部温度场0研究与分析计算；以及有关耐火保护层计算都形成了较为系统B¾理论。在火灾下单个构造构件的失效并不意味着整体构造的破坏。钢构造在局部构件发生破坏后仍将因构造内力重分布而具有一定承载力。此外，目前所采用0原则温升曲线受火条件只考虑了建筑内以纤维火灾为主0火灾发展过程，未考虑实际0火灾荷载、通风条件等原因，其成果与实际状况有较大差异。因此，怎样采用计算机模型模拟真实的建筑火灾，并基于不一样火灾条件下整体构造对火反应分析B¾构造耐火设计，是钢构造耐火研究0¾热点之一。而在建筑防火规范中进行基于建筑火灾安全性能化设计的规定，则是目前国内外消防安全工程领域内的重点课题，也是建筑防火规范的发展方向。所谓建筑的火灾安全性能化设计是区别于现行以处方式规范规定为基础进行设计的一种运用消防安全工程学等原理、以预定消防安全水平为目的的消防工程设计措施，可视为是对现行规格式规范进行等效定量0一种措施，也可视为是完全脱离规格式规定而制定0性能指标。设计人员按照设计对象B特性，按规范规定，采用规格式规范或以性能为基础的设计和评估措施来完毕认为可接受或可以获得最低规定安全水平0¾设计。该措施包括：（1）建立消防安全总目的和子目的：（2）对火灾场景进行定性分析和概率分析；O）N用己被接受0工程应用工具、措施和性能鉴定原则，按照消防安全总目0¾和子目0¾对设计替代方案进行量化与评估。1.2.1.2钢构造耐火设计措施研究的发展状况伴随人们对构造耐火认识0深入和构造计算理论0发展，钢构造B耐火设计措施也得到不停发展。重要分如下几种阶段：1、基于试验的构件耐火设计措施：通过在规定荷载分布与各国原则规定的火灾时间一温度曲线条件下对不一样类型0¾构件进行大量耐火试验，获得试验数据并确定在采用不一样防火措施后构件B¾耐火时间，以此作为建筑防火设计B¾根据。这种措施简朴直观、应用以便，但难以考虑并模拟荷载的分布和大小、构件端部约束条件、实际受火条件等原因。在现行建筑设计防火规范0附录中给出0数据，均依赖此措施。2、基于计算的构件耐火设计措施：在考虑了荷载的分布和大小、构件端部约束条件等原因后来应用经典解析措施或有限元等数值措施，通过理论计算来确定构件的耐火极限。目前这种措施己被英国、澳大利亚、欧洲共同体等国家的设计规范采用。但这种措施的受火条件仍是以IS0834的原则升温曲线为基础。上述措施所获得的构件耐火极限状态不能表征整个构造的耐火极限状态，且试验费用较高，试验日勺受火条件及计算假设均与实际