关于钢结构抗火设计的分析

2017-03-07卞永国刘伟海工英派尔工程有限公司山东青岛266101

化工管理 2017年19期

关键词：钢结构构件强度

卞永国刘伟(海工英派尔工程有限公司，山东青岛 266101)

关于钢结构抗火设计的分析

卞永国刘伟(海工英派尔工程有限公司，山东青岛 266101)

钢结构在建筑行业中被广泛的应用，尽管钢材结构强度高，但是其抗火性较差，所以当建筑内部发生火灾事故时，其强度会随着温度的上升而不断降低，因此，钢结构抗火设计是目前急需解决的问题。本文针对钢结构抗火设计方法进行分析，仅供参考。

钢结构；抗火；设计方法

建筑防火能力始终都是建筑设计最关注的话题，在现代建筑中钢结构的设计较多，尽管其结构强度良好，然而抗火性能却很差。钢结构在火灾高温中会失去固有强度，导致建筑坍塌，造成人员伤亡以及财产的损失。

1 钢结构的应用现状

(1)建筑结构由于钢结构自身材质强度高，在建筑业得到广泛的应用，在承载重力方面具有很好的保证，另外其自身重量较轻，且扩展性强，不会占用过多的空间，便于实现建筑的多层结构，所以深受建筑行业的青睐。

(2)道路桥梁结构为了能够更好的固定路基，大多采用钢结构来对路基的两侧进行有效的固定，保持路基形态不会因为外界的破坏而产生大面积的破坏[1]。桥梁也是运用了钢结构高强度和扩展性强的特性，可根据桥梁的实际长度、宽度进行相应设计，将钢结构进行点对点的拼装和焊接后实现一定跨度的桥梁。

2 影响钢结构的主要因素分析

钢结构的强度会随着温度的上升而下降，当钢结构的强度到达最低点时，钢结构就不再具有强度。即温度达到250℃时，钢材强度就会开始下降，达到600℃时，已经是钢结构的强度最低点，若超过当前温度，钢结构就会失去本身固有强度，也就是抗火性能的丧失。另外钢结构还具有热胀冷缩的特性，一旦产生高温，就会产生变形，这种变形会随着温度持续的时间而增加变形的程度。

3 钢结构抗火设计方法

(1)基于实验的结构抗火设计方法基于实验的结构抗火设计方法相对较为传统，即通过实验来选择不同的防火措施。该实验主要通过针对实际的钢结构构件在进行特定的承载力度以及温度下进行的实验，了解其在特定的承载力度以及不同温度下的结构变化，并根据钢结构的不同状态采取相应的措施。通过这种方式能够直观的了解到钢结构的构件在不同的力度下结构变化的程度不大，与之相反的，则是在不同的温度下，钢结构构件的变化却颇为明显。

(2)基于计算的抗火设计基于结构的抗火设计实验存在着不稳定的特点，这种实验并不具有代表性意义。目前应用较多的为基于计算的抗火设计，这种抗火设计方法利用结构分析以及热传导的相关理论来对构件的负载以及抗火度进行计算，能够实现抗火设计的数据化，也能够为构件承载力度的分配以及抗火设计提供有效的数据[2]。

①防火措施以及覆盖度。首先要确定防火的相关措施以及当前措施的覆盖程度，努力做到防火措施能够对构件进行全方位的覆盖。②内部温度计算。在进行了防火措施后，接下来是进行内部温度的计算。通过设置钢结构升温的微分方程，再进行钢构件对外界传入热量的吸收值进行计算，最后再对微分方程进行求解，能够得出钢结构构件在不同时间下的温度变化。③钢结构的性能参数。通过对温度和承载力度的计算能够得出钢结构构件在被两者同时作用下所存在的内力，从而能够得出钢结构构件的最大强度以及抗火性能极限。④对钢结构构件进行高温承载计算。通过计算可以得出钢结构构件在高温的情况下的承载力度是否还会与普通温度下的承载力度相同，最终计算结果也就是基于计算的抗火设计方法的最终结果。

4 钢结构建筑防火保护措施

(1)主动式防火首先要注重耐火性能，钢结构大多在建筑内部应用，所以对于建筑的耐火性能要有效提高，保证建筑具有较高的耐火性。其次要根据建筑的实际情况注重防火区域的划分。良好的防火区域的划分有助于实现防火通道、灭火器、报警器等防火器材的有效分配，便于发生火灾时能够及时灭火施救。在建筑内部要设置良好的排烟系统，减少因为浓烟造成的窒息死亡。最后是火灾检测系统的有效应用，能够及时的感知建筑内所产生的温度、烟雾以及火焰，并作出有效的预警，防患于未然。

(2)被动式防火 ①隔离法。隔离法也就是将钢结构通过一些方式设置相应的隔离层，使得温度和火焰都无法对钢结构产生影响。目前我国建筑行业中应用较多，首先是在钢结构与实际建筑间设置加密层，将钢结构进行隔离，优点是隔离效果好，安全性高，但是目前这种隔离层的成本较高还没有得到广泛应用[3]。其次是采用喷涂的方式在钢结构表面喷涂上防火材料，以起到防火的作用。目前还没有相应的技术规范，缺陷较多。最后是对钢结构外包裹硬硅钙板，这种方式成本低、施工方便，防火效果好，高温隔离时间长达40小时以上，且能承受1000℃以上的高温。②疏导法。疏导法就是根据钢结构建立疏导管道，通过疏导管道在钢结构的外表层形成水网，当火灾发生时钢结构产生的热量会传递到水网，从而分散热量，水网产生的热量会在疏导管道的排气口进行及时排出，能够有效的实现对钢结构的保护。