Medidas de protección contra incendios para estructuras de acero

1. Límite de resistencia al fuego y resistencia al fuego de la estructura de acero

Las ventajas de alta resistencia y ductilidad determinan que la estructura de acero tenga las características de peso muerto ligero, buen comportamiento sísmico y gran capacidad de carga. Mientras tanto, la estructura de acero se puede procesar en el campo, el período de construcción es corto y los materiales se pueden reciclar. Por lo tanto, no importa en los edificios de estructura de acero nacionales o extranjeros se han utilizado ampliamente.

Pero las estructuras de acero tienen un talón de Aquiles: poca resistencia al fuego.Para mantener la resistencia y rigidez de la estructura de acero en el fuego durante mucho tiempo y para garantizar la seguridad de la vida y la propiedad de las personas, se han adoptado una variedad de medidas de protección contra incendios en proyectos prácticos.De acuerdo con diferentes principios de prevención de incendios, las medidas de prevención de incendios se dividen en método de resistencia al calor y método de enfriamiento por agua.El método de resistencia al calor se puede dividir en método de pulverización y método de encapsulación (encapsulación hueca y método de encapsulación sólida) .El método de enfriamiento por agua tiene el método de enfriamiento por vertido de agua y el método de enfriamiento por lavado con agua.En este documento, se presentarán en detalle varias medidas de prevención de incendios y se compararán sus ventajas y desventajas.Resistencia y resistencia al fuego
El límite de resistencia al fuego de la estructura de acero se refiere al tiempo durante el cual el miembro pierde su estabilidad o integridad y su resistencia adiabática al fuego durante la prueba estándar de resistencia al fuego.

Aunque el acero en sí no se incendiará, la propiedad del material de acero se ve muy afectada por la temperatura, pero la tenacidad al impacto del acero a 250 ℃ cae, más de 300 ℃, el punto de fluencia y la resistencia máxima disminuyeron significativamente. la condición de carga permanece sin cambios, y la temperatura crítica a la que la estructura de acero pierde su estabilidad de equilibrio estático es de aproximadamente 500 ℃, mientras que la temperatura general del fuego alcanza 800 ~ 1000 ℃. Como resultado, la estructura de acero aparecerá rápidamente deformación plástica bajo alta temperatura del fuego, lo que resulta en una falla local, y eventualmente resulta en el colapso de toda la estructura de acero falla. Se deben tomar medidas de prevención de incendios en el edificio de estructura de acero para que el edificio tenga suficiente límite de resistencia al fuego. temperatura crítica rápidamente en el fuego, evita la deformación excesiva del colapso del edificio, a fin de ganar un tiempo precioso para la lucha contra incendios y la persona nel evacuación de seguridad, evitar o reducir las pérdidas ocasionadas por el incendio.

2. Medidas de protección contra incendios para estructuras de acero

Las medidas de protección contra incendios de la estructura de acero de acuerdo con el principio se dividen en dos categorías: una es el método de resistencia al calor y la otra es el método de enfriamiento por agua. La diferencia es que el método de resistencia al calor evita que el calor se transfiera a los componentes, mientras que el método de enfriamiento por agua permite que el calor se transfiera a los componentes y luego se transfiera para ese propósito.

2.1 Resistencia al calor

Método de resistencia al calor de acuerdo con la resistencia al calor y la resistencia al calor del material de recubrimiento, el recubrimiento retardante de fuego se dividió en método de pulverización y el método de recubrimiento método de pulverización para construir recubrimiento retardante de fuego mediante recubrimiento o método de recubrimiento por pulverización para proteger y se puede dividir en el hueco método de recubrimiento y método de recubrimiento sólido 

2.1.1 método de pulverización

Generalmente UTILIZA revestimiento de pintura ignífugo o rocía la superficie del acero, formación de capa de protección aislante refractaria, mejora la resistencia al fuego de la estructura de acero de este método es refractarios muy livianos durante mucho tiempo, y no debe restringirse la geometría del componente de acero tiene buena economía y practicidad, amplia aplicación.La variedad de revestimiento retardante de fuego de estructura de acero es más, dividida aproximadamente en dos categorías: uno es revestimiento retardante de fuego de tipo revestimiento delgado (tipo B), es decir, material retardante de fuego de expansión de estructura de acero; Otro tipo es una película gruesa Revestimiento (H) Revestimiento ignífugo de clase B, el espesor del revestimiento es generalmente de 2-7 mm para resina orgánica, tiene cierto efecto de adorno, cuando la expansión a alta temperatura se espesa del límite refractario de 0.5 ~ 1.5 H estructura de acero delgada delgada y ligera revestida Revestimiento ignífugo Revestimiento Resistencia a la vibración Buena estructura de acero desnudo interior Estructura de acero de techo ligero, cuando su límite ignífugo en 1. 5 H y lo siguiente, apropiado elige scumble H tipo estructura de acero revestimiento ignífugo revestimiento de pintura ignífuga espesor de 8 ~ 50 mm comúnmente en la superficie granular ingredientes principales para los materiales de aislamiento térmico inorgánicos, menor conductividad térmica de baja densidad límite refractario de 0.5 ~ 3.0 h estructura de acero con recubrimiento grueso el recubrimiento retardante de fuego generalmente no se quema resistencia al envejecimiento durabilidad y estructura de acero oculta en interiores confiable toda la estructura de acero y la estructura de acero de edificios de fábrica de varios pisos, cuando las reglas superan su límite ignífugo en 1.5 h, debe elegir acero con recubrimiento grueso estructura de revestimiento ignífugo

2.1.2 método de recubrimiento

1) método de revestimiento hueco: generalmente use tablero o ladrillo de prevención de incendios, a lo largo del borde del exterior de los miembros de acero, la estructura de acero se empaqueta en el taller de estructura de acero de la industria petroquímica nacional es principalmente adoptar el método de colocación de miembros de acero envueltos en ladrillos de la estructura de acero para proteger el método tiene la ventaja de alta resistencia Resistencia al impacto, pero la desventaja es que ocupa espacio construcción más grande más problemas con placa de luz refractaria, como losa monocapa de placa de yeso de cemento reforzado con fibra para prevención de incendios método de recubrimiento para paquete de caja de componentes grandes de acero con La pérdida de bajo costo para decorar la superficie nivelada es suave sin contaminación ambiental, resistencia al envejecimiento y otras ventajas, tiene buenas perspectivas de promoción. 2) método de revestimiento sólido: generalmente vertiendo hormigón, miembros de acero envueltos, piezas de estructura de acero completamente cerradas, como la columna de acero del centro financiero mundial Shanghai Pudong, su ventaja es que por el método de alta resistencia, resistencia al impacto, pero la desventaja es que la cubierta de hormigón para ocupar el espacio es grande La construcción es problemática, especialmente en vigas de acero y arriostramientos inclinados

2.2 Método de enfriamiento por agua

El método de enfriamiento por agua incluye el método de enfriamiento por vertido de agua y el método de enfriamiento por llenado de agua.

2.2.1 Método de enfriamiento por ducha de agua

El método de enfriamiento por aspersión consiste en colocar un sistema de aspersión automático o manual en la parte superior de la estructura de acero. En caso de incendio, el sistema de aspersión se iniciará para formar una película de agua continua en la superficie de la estructura de acero. Cuando la llama se extiende a la superficie de la estructura de acero, la evaporación del agua eliminará el calor y retrasará la estructura de acero para alcanzar su temperatura límite. El método de enfriamiento por ducha de agua se utiliza en el edificio de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad de Tongji.

2.2.2 Método de enfriamiento con agua

El método de enfriamiento lleno de agua consiste en llenar con agua los elementos huecos de acero. A través de la circulación de agua en la estructura de acero, el calor absorbido por el acero mismo es absorbido. Por lo tanto, la estructura de acero puede mantener baja temperatura en el fuego y no lo hará. pierde su capacidad de carga debido a un aumento de temperatura demasiado alto. Para evitar la oxidación y la congelación, el agua para agregar inhibidor de óxido y anticongelante. Las columnas de acero del edificio de 64 pisos de la US Steel Company en Pittsburgh están refrigeradas por agua.

3. Comparación de medidas de prevención de incendios

El método de resistencia al calor puede ralentizar la velocidad de conducción de calor a los miembros estructurales a través del material de resistencia al calor.En términos generales, el método de aislamiento térmico es económico y práctico, y se usa ampliamente en proyectos prácticos.El método de enfriamiento por agua es una medida de protección eficaz contra fuego, pero no ha sido bien promovido en el campo de la ingeniería debido a sus requisitos especiales de diseño estructural y alto costo.

El método de resistencia térmica se utiliza ampliamente en la protección contra incendios de estructuras de acero, por lo que lo siguiente se centra en comparar las ventajas y desventajas del método de pulverización y el método de revestimiento en las medidas de resistencia térmica.

3.1 resistencia al fuego

En términos de resistencia al fuego, el método de revestimiento es superior al método de pulverización. La resistencia al fuego del hormigón, ladrillos refractarios y otros materiales envolventes es mejor que el revestimiento ignífugo general. Además, el rendimiento ignífugo de la nueva placa de prevención de incendios también es superior al revestimiento de prevención de incendios. Su límite de resistencia al fuego es obviamente más alto que el mismo espesor del material de aislamiento contra incendios de la estructura de acero, más que la expansión de los revestimientos contra incendios.

3.2 la durabilidad

Debido a que la durabilidad del material de revestimiento, como el concreto, es mejor, no es fácil de deteriorar con el tiempo. Pero la durabilidad siempre es que el revestimiento retardante de fuego de la estructura de acero no resolvió el buen problema. Ya sea que se use para exteriores o interiores, los orgánicos El componente del revestimiento ignífugo fino y ultrafino puede producir descomposición, degradación, envejecimiento y otros problemas, de modo que el revestimiento se pele en polvo o pierda el comportamiento frente al fuego.

3.3 construcción

El método de pulverización de la prevención de incendios de la estructura de acero es simple y se puede utilizar sin herramientas complicadas. Pero el control de calidad de la construcción del revestimiento ignífugo por pulverización es deficiente, el desprendimiento del material base, el espesor del revestimiento ignífugo y la humedad del entorno de construcción no es fácil de controlar ; El método de construcción del revestimiento es complejo, especialmente para arriostramientos inclinados y vigas de acero, pero la construcción es controlable y la calidad es fácil de garantizar. El límite ignífugo se puede controlar cambiando el espesor del material del revestimiento con precisión.

3.4 protección del medio ambiente

El método de pulverización contamina el medio ambiente durante la construcción, especialmente bajo la acción de altas temperaturas, puede volatilizar gases nocivos. No hay liberación tóxica en la construcción, ambiente de uso normal y alta temperatura de fuego, lo cual es beneficioso para la protección del medio ambiente y la seguridad del personal en caso de incendio. .

3.5 economía

El método de pulverización es simple, período de construcción corto y bajo costo de construcción. Pero el precio del recubrimiento ignífugo es alto, y debido a que el recubrimiento tiene la deficiencia como el envejecimiento, su costo de mantenimiento es mayor. El costo de construcción del método de envoltura es alto, pero el material El precio es barato y el costo de mantenimiento es bajo. En términos generales, el método de encapsulación tiene una buena eficiencia económica.

3.6 aplicabilidad

El método de pulverización no está limitado por la geometría de los componentes, y se usa ampliamente para la protección de vigas, columnas, pisos, techos y otros componentes. Es especialmente adecuado para la protección contra incendios de estructuras de acero ligero, estructuras de rejilla y especiales. estructura de acero perfilada El método de revestimiento es de construcción compleja, especialmente para vigas de acero y elementos de arriostramiento inclinados. El método de revestimiento generalmente se usa más para columnas y no se usa ampliamente para rociar.

3.7 Espacio ocupado

El volumen de revestimiento retardante de fuego utilizado por el método de pulverización es pequeño, y el método de envoltura UTILIZA material de envoltura como hormigón, ladrillos ignífugos, ocupará espacio, reducirá el uso del espacio y la calidad del material envolvente también es mayor.

 4. Resumir

Se pueden extraer las siguientes conclusiones de la discusión:

1) La adopción de medidas de protección contra incendios para estructuras de acero debe considerar la influencia de muchos factores, como el tipo de componente, la dificultad de la construcción, los requisitos de calidad de la construcción, los requisitos de durabilidad y los beneficios económicos;

2) Al comparar el método de pulverización con el método de encapsulación, las principales ventajas del método de pulverización son simples en el proceso de construcción y la apariencia de los componentes no cambia mucho después de la pulverización. Las principales ventajas del método de empaque son bajo costo, buena resistencia al fuego y durabilidad.

3) Todo tipo de medidas de prevención de incendios tienen sus propias ventajas y desventajas. En la aplicación de la ingeniería, pueden aprender unos de otros y compensar las deficiencias de los demás, y pueden tomar diferentes medidas para establecer varias líneas de defensa contra incendios.

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