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隨著中國(guó)龍的崛起,我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,建筑行業(yè)的發(fā)展方向已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的指向標(biāo),與整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈息息相關(guān)。鋼結(jié)構(gòu)的普及性將得到顯著提升。眾所周知,鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)都很顯著。鋼結(jié)構(gòu)自重較輕、施工簡(jiǎn)便、剛度大都是其重要優(yōu)點(diǎn)。但是,當(dāng)鋼結(jié)
隨著中國(guó)龍的崛起,我國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展,建筑行業(yè)的發(fā)展方向已經(jīng)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的指向標(biāo),與整個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)命脈息息相關(guān)。鋼結(jié)構(gòu)的普及性將得到顯著提升。眾所周知,鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)都很顯著。鋼結(jié)構(gòu)自重較輕、施工簡(jiǎn)便、剛度大都是其重要優(yōu)點(diǎn)。但是,當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)作用下,隨著溫度升高,鋼材的彈性模量逐漸較小,鋼材會(huì)在高溫下出現(xiàn)軟化現(xiàn)象,由于鋼材的熱傳導(dǎo)系數(shù)較大,鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生的破壞模式大多都是脆性斷裂破壞。如何提高鋼結(jié)構(gòu)的抗火性能對(duì)以后鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展具有咫尺萬(wàn)里的意義,本來(lái)將闡述防火涂料對(duì)鋼結(jié)構(gòu)耐火極限的影響。
巴西圣保羅市中心24層公寓火災(zāi)
1980以后,我國(guó)開(kāi)始使用防火涂料,各種各樣的防火涂料涌入市場(chǎng),有膨脹型、非膨脹性、厚涂、薄涂的等,在建筑過(guò)程中普遍使用。在施工過(guò)程中,施工厚度每遍約0.2mm,直至施工圖層平均厚度至2.0mm。防火涂料的質(zhì)量大多取決于脫水催化劑、成碳劑、發(fā)泡劑、功能填料和樹(shù)脂基料。[1]我國(guó)研究人員還發(fā)現(xiàn)鈦白粉也可提高膨脹碳層的殘余質(zhì)量,提高碳層的熱穩(wěn)定性能。下圖是兩榀鋼管混凝土-型鋼梁框架在受火前后的對(duì)比圖。
通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)未刷防火涂料的鋼管混凝土框架的耐火極限約為50分鐘,而刷有防火涂料的鋼管混凝土框架的耐火極限約為150分鐘。可見(jiàn)防火涂料對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限提升的影響顯著。
傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常包含兩大部分驗(yàn)算:承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)最大的特點(diǎn)在于除了除恒載、活載、風(fēng)荷載等荷載外,還要考慮火災(zāi)引起高溫環(huán)境的影響,通常稱為火災(zāi)作用。鋼材的力學(xué)性能[2]往往伴隨著溫度的升高而衰減,結(jié)構(gòu)或者構(gòu)件耐火承載力極限狀態(tài)的定義為在火災(zāi)引起的高溫環(huán)境下受力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到不能承受外部作用或不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài),而結(jié)構(gòu)或構(gòu)件從受火初始時(shí)刻到達(dá)耐火承載力極限狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間定義為耐火極限。
下圖為受火時(shí)間分別在20分鐘和100分鐘時(shí),梁柱截面的溫度云圖。
本次采用ISO-834國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線,當(dāng)受火時(shí)間在0~15分鐘時(shí),溫度升高的速率顯著,當(dāng)受火時(shí)間達(dá)到30分鐘之后,其升溫速率明顯降低。
通過(guò)試驗(yàn)小編發(fā)現(xiàn)
(1):梁、柱截面的溫度場(chǎng)的分布呈現(xiàn)由內(nèi)而外遞增的趨勢(shì),內(nèi)外存在明顯溫度梯度,中心處溫度相較于外側(cè)溫度較低。防火涂料的隔熱效果顯著,能夠很好的延長(zhǎng)構(gòu)件外側(cè)與內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生熱傳遞的時(shí)間,大大增強(qiáng)整體框架在火災(zāi)作用下的耐火極限。
(2):鋼管混凝土-型鋼梁框架,梁柱節(jié)點(diǎn)處采用螺栓連接,其破壞形態(tài)大致分為梁破壞、柱破壞、梁柱混合破壞。當(dāng)在火災(zāi)作用下,達(dá)到其耐火極限時(shí),大多發(fā)生面外屈曲,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)。
注:轉(zhuǎn)載自“公眾號(hào)非結(jié)構(gòu)”
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張龍華
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