钢材及其火灾高温特性在线视频

各位同学好

今天为大家讲解钢材及其火灾高温特性

钢 是对含碳量百分比介于

百分之零点零二至百分之二点一一之间

的铁碳合金的统称

钢以其低廉的价格 可靠的性能

成为世界上使用最多的材料之一

是建筑业 制造业和人们日常生活中

不可或缺的成分

可以说钢是现代社会的物质基础

在建筑设计中

钢材的优点主要有以下三个方面

一是强度高

塑性 韧性好

二是材料均匀

性能可靠

三是工业化程度高

施工快

所以钢材在建筑中广泛使用

特别是大跨度 高层 超高层建筑中

在2001年9.11恐怖袭击事件中

两架满载燃油的飞机分别于

8时46分和9时02分撞向世贸中心

北楼和南楼

由于撞击引起爆炸及大火

北楼 南楼分别于

102 分钟 57分钟后全部倒塌

2010年4月7日

山东省聊城市

阳谷县新诚橡胶有限公司发生火灾

9时01分接到火警

10分钟后公 司西侧大部分

彩钢板屋顶已经塌陷

10时58分

房屋西部钢立柱

完全失去承载能力

致使房间西部钢架结构全部坍塌

2012年7月16日

湖南省长沙市旺旺食品有限公司

预备车间发生火灾

起火后10多分钟就发生了整体垮塌

钢材属于无机材料

按照《建筑材料及制品燃烧性能分级》

属于A级不燃匀质材料

所以在研究材料的火灾高温特性中

我们主要学习钢材的高温力学性能

变形性能和隔热性能

在钢材变形性能中

钢材的伸长率和截面收缩率

随着温度升高总的趋势是增大的

表明高温下钢材塑性性能增大

易于产生变形

从图中可以看出

低碳钢在

200℃时的伸长率低于20℃常温时

这意味着200℃时低碳结构钢的伸长率较小

而在400℃和500℃时

低碳钢的伸长率曲线高于常温20℃时伸长率曲线

这意味着高温时低碳钢

变形性能比常温时加强了

钢材高温时强度

从图中显示

抗拉强度在100℃时

有所降低

在250℃升高到

最大值

当温度继续升高

抗拉强度下降很快

当500℃时

只为常温时的二分之一

600℃时大约为常温下的三分之一

在 1000℃ 时

抗拉强度降为零

一般火场上

当大火延续5-7分钟后

可以使温度升至500-600℃以上

这样的高温均超过钢梁

钢柱的临界温度

钢结构便会因强度缺失 扭曲而坍塌

隔热性能中

钢材在常温下的导热系数

约为混凝土的38倍

钢材导热系数大是造成钢结构

在火灾条件下极易破坏的主要原因之一

一旦部分钢结构裸露在火灾高温 下

钢结构整体温度将很快升高

要使钢结构在实际应用中

克服耐火方面的不足

必须进行防火处理

目的就是将钢构件的耐火极限

提高到设计规范规定的范围

耐火极限试验表明

未经任何保护的钢构件

其耐火极限只有0.25～0.5h

也就是15至30分钟左右

经防火保护后的钢材

耐火极限能显著提升

可以到1.5小时到3小时

钢结构的防火保护方法

主要有涂敷防火涂料 包封法以及水冷法

首先看涂敷防火涂料

在涂敷防火涂什么是防火涂料

防火涂料

是指涂于建筑物和构筑物钢结构表面

能形成耐火隔热保护层

以提高钢结构耐火极限的涂料

称钢结构防火涂料

按其涂层厚度可分为厚涂型

薄涂型和超薄涂型防火涂料

厚涂型

指涂层厚度大于7 mm且小于或等于45mm

呈粒状面

密度较小

耐火极限可达1.5小时以上

适合于建筑物或构筑物竣工后

对外观要求不高

但其耐火极 限往往要求在1.5h以上的构件

厚涂型防火涂料热导率低 耐 火隔热性好

薄涂型

指涂层厚度大于3 mm且小于或等于7mm

有一定装饰效果

遇火 膨胀发泡

形成海绵状炭化层

阻止热量向基材传递

在一定时 间内保护钢结构底材不软化垮塌

其耐火极限可达0.5～1.5h

薄涂型防火涂料适合于

建筑物或 构筑物竣工后仍然裸露的钢结构

如体育场馆 工业厂房等

薄涂型钢结构防火涂料

涂层粘结力强 抗震抗弯性好

可调配各种颜色以满足不同的装饰要求

超薄涂型

指涂层厚度小于等于3mm

被涂覆过超薄涂型防火涂料的钢结构

其耐火极限可达2.0～2.5h

超薄型防火涂料适用于工业厂房

体育馆 候机楼 高层建筑装饰的钢柱

钢梁 钢框 钢桁 钢网的防火保护

下面一个是包封法

包封法

是将钢结构用不燃性防火隔热材料包封起来

使钢结构免受火灾高温作用

常用做法有外包混凝土 砌筑砌体

防火板包覆 采用柔性毡状隔热材料包覆

如采用不燃吊顶或隔墙把钢结构保护起来

使钢结构不与火直接接触

在钢结构外浇注混凝土保护层

用不燃性材料的板材

通过黏结剂或钢钉

钢箍等固定在钢结构上

喷涂无机防火隔热涂料等等

常用防火隔热材料有石膏 矿棉 岩棉

玻璃纤维 蛭石 珍珠岩以及混凝土等

玻璃纤维 蛭石 珍珠岩以及混凝土等

这些隔热防火材料有的能吸热

有的能释放结晶水

而有的导热能力小 隔热作用强

最后一个水冷法

对空心钢柱

可在内部充循环冷却水

可在内部充循环冷却水

火灾时传递给钢柱的热量被内部冷却水带走

使钢柱温度不会升得很高

如美国匹兹堡钢铁办公大楼

钢 结构16层

设置了冷水循环系统

这种办法的最大缺点是对设备技术要求高

需设蓄水池 冷却系统

还必须采取防锈 防水措施

后期运行 维护成本高

后期运行 维护成本高

因此实 际应用受到限制

以上就是我们这次课的内容

下面请大家思考一下

如何判断钢结构建筑防火保护的有效性

谢谢大家