鋼結(jié)構(gòu)第六章要點(diǎn)課件

第6章鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)

鋼結(jié)構(gòu)第6章鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)鋼結(jié)構(gòu)6.1鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)的基本概念

規(guī)范規(guī)定：在火災(zāi)情況下，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：構(gòu)件喪失穩(wěn)定承載力；構(gòu)件的變形速率成為無(wú)限；構(gòu)件達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。

規(guī)范規(guī)定：在火災(zāi)情況下，鋼結(jié)構(gòu)整體承載能力極限狀態(tài)的判斷標(biāo)準(zhǔn)為：結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定承載力；結(jié)構(gòu)達(dá)到不適于繼續(xù)承載的整體變形。

鋼結(jié)構(gòu)6.1鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)的基本概念規(guī)范規(guī)定：在鋼結(jié)構(gòu)已在建筑工程中發(fā)揮著獨(dú)特且日益重要的作用，高層建筑、特別是超高層建筑中，采用鋼結(jié)構(gòu)承重的日益增多。鋼材賦予這些建筑物以寬闊、輕盈而又不失穩(wěn)固的建筑風(fēng)格。鋼結(jié)構(gòu)在火的作用下是不會(huì)燃燒的，但是鋼材在高溫火焰的直接灼燒下，強(qiáng)度會(huì)隨著溫度的上升而下降，當(dāng)?shù)竭_(dá)一個(gè)臨界點(diǎn)溫度(550℃，大多數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)定為538℃)時(shí)，就會(huì)顯著地降低強(qiáng)度而失去承載力。而且鋼材的熱導(dǎo)率高，在大火中，熱量會(huì)在鋼材內(nèi)部迅速傳遞，由火焰直燒處很快地影響到臨近的低溫部分。所以鋼結(jié)構(gòu)建筑受到大火的作用，很快就會(huì)變形坍塌，根本沒(méi)有滅火的時(shí)間，最多只能撲滅余火。而火災(zāi)后的鋼結(jié)構(gòu)失去了強(qiáng)度，已經(jīng)沒(méi)有使用價(jià)值，因此鋼結(jié)構(gòu)建筑一旦損壞也就無(wú)法修復(fù)?；馂?zāi)的影響很大，會(huì)造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，社會(huì)影響極大。

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)已在建筑工程中發(fā)揮著獨(dú)特且日益重要的作用，高2001年震驚世界的“9·11”事件中被飛機(jī)撞毀的紐約世界貿(mào)易大廈雙子樓，事后專(zhuān)家分析，飛機(jī)其實(shí)并沒(méi)有將大廈撞倒，而是由于飛機(jī)在撞到大樓的同時(shí)破壞了大樓鋼結(jié)構(gòu)上的防火涂層，使得鋼結(jié)構(gòu)暴露在熊熊烈火中，一個(gè)多小時(shí)后，結(jié)構(gòu)軟化，強(qiáng)度喪失，終于承載不料如此沉重的重量，轟然倒下，造成幾千人命喪廢墟，損失多達(dá)幾百億美元。據(jù)此，只有15min耐火極限的鋼結(jié)構(gòu)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到國(guó)家規(guī)定的防火規(guī)范要求，會(huì)很快失去其承載能力。一旦發(fā)生這種情況，將對(duì)整個(gè)建筑物造成災(zāi)難性的后果。正因?yàn)槿绱?，?duì)鋼結(jié)構(gòu)采取有效的保護(hù)，使其避免受高溫火焰的直接灼燒，從而延緩其坍塌時(shí)間，為消防救火提供寶貴的時(shí)間就顯得十分重要。

鋼結(jié)構(gòu)2001年震驚世界的“9·11”事件中被飛機(jī)

鋼結(jié)構(gòu)6.2鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)的耐火極限要求耐火等級(jí)耐火極限/h構(gòu)件名稱(chēng)單、多層建筑高層建筑一級(jí)二級(jí)三級(jí)四級(jí)一級(jí)二級(jí)承重墻3.002.502.000.502.002.00柱、柱間支承3.002.502.000.503.002.50梁、桁架2.001.501.000.502.001.50樓板、樓面支承1.501.00廠(chǎng)、庫(kù)房民用廠(chǎng)、庫(kù)房民用1.501.000.750.500.50不要求屋頂承重構(gòu)件、屋面支承、系桿1.500.50廠(chǎng)、庫(kù)房民用不要求0.50不要求疏散樓梯1.501.00廠(chǎng)、庫(kù)房民用不要求0.750.50單、多層和高層建筑構(gòu)件的耐火極限鋼結(jié)構(gòu)6.2鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)的耐火極限要

鋼結(jié)構(gòu)6.3鋼結(jié)構(gòu)的材料要求及防火保護(hù)措施參數(shù)名稱(chēng)符號(hào)數(shù)值單位熱膨脹系數(shù)αs1.4×10-5m/(m·℃)熱傳導(dǎo)系數(shù)λs45W/(m·℃)比熱容cs600J/(kg·℃)密度ρs7850kg/m2泊松比υs0.3—高溫下鋼材的物理參數(shù)鋼結(jié)構(gòu)6.3鋼結(jié)構(gòu)的材料要求及參數(shù)名

鋼結(jié)構(gòu)6.5鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施和構(gòu)造要求6.5.1保護(hù)措施

目前提高鋼結(jié)構(gòu)抗火性能的方法主要有：外包混凝土或砌筑砌體，防火板包覆（包裹法）；涂覆、噴淋防火涂料（涂覆法）；截流法復(fù)合防火保護(hù)。

鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施應(yīng)安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用，并應(yīng)考慮：在要求的耐火極限內(nèi)能有效地保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)；防火材料應(yīng)易于和鋼構(gòu)件結(jié)合，并對(duì)鋼構(gòu)件不產(chǎn)生有害影響；當(dāng)鋼構(gòu)件受火后發(fā)生允許變形時(shí)，防火保護(hù)材料不應(yīng)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞，仍能保持原有的保護(hù)作用直至規(guī)定耐火時(shí)間；施工方便，易于保證施工質(zhì)量；防火保護(hù)材料不應(yīng)對(duì)人體有毒害。鋼結(jié)構(gòu)6.5鋼結(jié)構(gòu)的防火保護(hù)措施和構(gòu)造

鋼結(jié)構(gòu)寶貝不不不鋼結(jié)構(gòu)寶貝不不不

鋼結(jié)構(gòu)

防火涂料的防火原理：

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火原理有三個(gè)：一是涂層對(duì)鋼基材起屏蔽作用，使鋼結(jié)構(gòu)不至于直接暴露在火焰高溫中；二是涂層吸熱后部分物質(zhì)分解放出的水蒸汽或其他不燃?xì)怏w，起到消耗熱量、降低火焰溫度和燃燒速度、稀釋氧氣的作用；三是涂層本身多孔輕質(zhì)和受熱后形成炭化泡沫層，阻止了熱量迅速向鋼基材傳遞，推遲了鋼基材強(qiáng)度的降低，從而提高了鋼結(jié)構(gòu)的耐火極限。（一）涂覆、噴淋防火涂料（涂覆法）鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防火原理

鋼結(jié)構(gòu)

防火涂料分類(lèi)：

1、按防火原理分有膨脹型和非膨脹型兩大類(lèi)：①非膨脹型：非膨脹型防火涂料是通過(guò)下述作用來(lái)防火的，其一是涂層自身的難燃性或非燃性；其二是在火焰或高溫的作用下能釋放出滅火性氣體，并形成非燃性的無(wú)機(jī)層隔絕空氣，非膨脹型防火涂料按照成膜物質(zhì)的特點(diǎn)，可分為無(wú)機(jī)和有機(jī)兩種類(lèi)型。②膨脹型：膨脹型防火涂料成膜后，在常溫下是普通的漆膜。在火焰或高溫作用下，涂層發(fā)生膨脹炭化，形成一個(gè)比原來(lái)厚度大幾十倍，甚至上百倍的非易燃的海綿狀的碳質(zhì)層，它可以隔斷外界火源對(duì)基材的加熱，從而起到阻燃作用。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料分類(lèi)：

鋼結(jié)構(gòu)

2、按溶劑類(lèi)型分有溶劑型和水溶型兩大類(lèi)：兩類(lèi)涂料所選用的防火組分基本相同，其選用的溶劑以采用的成膜物而定。溶劑型成膜物質(zhì)一般選用氯化聚烯烴、丙烯酸樹(shù)脂、氨基樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂等，采用的溶劑為汽油、醋酸丁酯等。水溶型防火涂料的成膜物質(zhì)一般選用氯偏乳液、丙烯酸乳液、苯丙乳液、聚醋酸乙烯酯等。這些材料均以水為溶劑。

這兩類(lèi)涂料在涂料的防火性能、理化性能以及耐候性能等方面，溶劑型防火涂料都優(yōu)于水溶型防火涂料，但是，由于成本、環(huán)境污染等原因，水溶型防火涂料也發(fā)展得較快。鋼結(jié)構(gòu)2、按溶劑類(lèi)型分有溶

3、按涂層厚度來(lái)分，可分為厚型、薄型、超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。其中超薄型用量最大，約占鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的70%；其次是厚型，約占20%；薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料目前用量較少。4、按應(yīng)用環(huán)境來(lái)分，可以簡(jiǎn)單地劃分為室內(nèi)和室外兩大類(lèi)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。

鋼結(jié)構(gòu)

3、按涂層厚度來(lái)分，可分為厚型、薄型、超薄型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料

鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料品種的選用，應(yīng)符合下列規(guī)定：

高層建筑結(jié)構(gòu)和單、多層鋼結(jié)構(gòu)的室內(nèi)隱蔽構(gòu)件，當(dāng)規(guī)定其耐火極限在1.5h以上時(shí)，應(yīng)選用非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料；

室內(nèi)裸露鋼結(jié)構(gòu)、輕型屋蓋鋼結(jié)構(gòu)及有裝飾要求的鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)規(guī)定其耐火極限在1.5h及以下時(shí)，可選用膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料；

耐火極限要求不低于1.5h的鋼結(jié)構(gòu)和室外的鋼結(jié)構(gòu)工程，不宜選用膨脹型防火涂料。露天鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)選用適合外用的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料，且至少應(yīng)經(jīng)過(guò)一年以上室外鋼結(jié)構(gòu)工程的應(yīng)用驗(yàn)證，涂層性能無(wú)明顯變化；復(fù)層涂料應(yīng)相互配套，底層涂料應(yīng)能同普通的防銹漆配合使用，或者底層涂料自身具有防銹功能；膨脹型防火涂料的保護(hù)層厚度應(yīng)通過(guò)實(shí)際的耐火試驗(yàn)確定。鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)防火涂料品

防銹底漆：防火涂料作為功能性涂料，主要作用是防火。鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕仍需要由防銹底漆完成，用于鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的防銹底漆，必須與防火涂料相兼容，兩者間具有良好的附著力。防火涂料的底漆類(lèi)型見(jiàn)下表。

鋼結(jié)構(gòu)

防銹底漆：鋼結(jié)構(gòu)

封閉面漆：封閉面漆在防火涂料系統(tǒng)中非常重要。由于防火涂料的本身的裝飾性都比較差，因此有必要涂上一道面漆，且由于防火涂料的耐久性一直沒(méi)有經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)際考察，理論上說(shuō)，有機(jī)物都會(huì)老化、降解等，這對(duì)防火涂料的性能是比較致命的。如果涂有耐老化的面漆涂層，可以解決這個(gè)問(wèn)題。

面漆作用：一是抵抗腐蝕性介質(zhì)和外應(yīng)力對(duì)防火涂料的破壞，有效地封閉和阻擋水分、濕氣滲透到涂料表層，與防火涂料上下配合，發(fā)揮保護(hù)鋼材的總體效果；二是對(duì)建筑總體起裝飾美化作用，如良好的光澤、豐富的色彩、平整光滑的外表等。

類(lèi)型：防火涂料的面漆主要有醇酸涂料、丙烯酸涂料氯化橡膠涂料、聚氨脂涂料、硅氨烷類(lèi)涂料、環(huán)氧涂料類(lèi)等。

鋼結(jié)構(gòu)封閉面漆：鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)

防火涂料涂裝的一般規(guī)定：防火涂料的涂裝，應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)安裝就位，并經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行。

鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂裝前鋼材表面表面應(yīng)除銹，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求涂裝防腐底漆。防腐底漆與防火涂料不應(yīng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。防火涂料涂裝基層不應(yīng)有油污、灰塵和泥砂等污垢。鋼構(gòu)件連接處4～12mm寬的縫隙應(yīng)采用防火涂料或其它防火材料，如硅酸鋁纖維棉，防火堵料等填補(bǔ)堵平。

對(duì)大多數(shù)防火涂料而言，施工過(guò)程中和涂層干燥固化前，環(huán)境溫度應(yīng)宜保持在5～38℃之間，相對(duì)濕度不應(yīng)大于85%，空氣應(yīng)流動(dòng)。涂裝時(shí)構(gòu)件表面不應(yīng)有結(jié)露；涂裝后4h內(nèi)應(yīng)保護(hù)免受雨淋。鋼結(jié)構(gòu)防火涂料涂裝的一般規(guī)定：

鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)

防火板安裝應(yīng)符合下列要求：

防火板的包裹必須根據(jù)構(gòu)件形狀和所處部位進(jìn)行包裹構(gòu)造設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足耐火要求的條件下充分考慮安裝的牢固穩(wěn)定；固定和穩(wěn)定防火板的龍骨粘結(jié)劑應(yīng)為不燃材料。龍骨材料應(yīng)便于構(gòu)件、防火板連接。粘結(jié)劑在高溫下應(yīng)能保持一定的強(qiáng)度，一保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和完整。（二）外包混凝土或砌筑砌體，防火板包覆（包裹法）鋼結(jié)構(gòu)防火板安裝應(yīng)符

鋼結(jié)構(gòu)

采用柔性氈狀隔熱材料進(jìn)行防火保護(hù)時(shí)應(yīng)符合下列要求：僅適用于平時(shí)不宜受損且不受水濕的部位；

包裹構(gòu)造的外層應(yīng)設(shè)金屬保護(hù)殼。金屬保護(hù)殼應(yīng)固定在支承構(gòu)件上，支承構(gòu)件應(yīng)固定在鋼構(gòu)件上。支承構(gòu)件應(yīng)為不燃材料；在材料自重作用下，氈狀材料不應(yīng)發(fā)生體積壓縮不均的現(xiàn)象。

采用復(fù)合防火保護(hù)時(shí)應(yīng)符合下列要求：

必須根據(jù)構(gòu)件形狀和所處部位進(jìn)行包裹構(gòu)造設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足耐火要求的條件下充分考慮安裝的牢固穩(wěn)定；在包裹構(gòu)造設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分考慮外層包裹施工不應(yīng)對(duì)內(nèi)層防火層在成結(jié)構(gòu)破壞或損傷。（三）復(fù)合防火保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)采用柔性氈狀隔熱

鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)6.5.2構(gòu)造措施

鋼結(jié)構(gòu)6.5.2構(gòu)造措施

鋼結(jié)構(gòu)

當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)采用非膨脹型防火涂料進(jìn)行防火保護(hù)且符合下列情況之一時(shí)，涂層內(nèi)應(yīng)設(shè)置與鋼構(gòu)件相連接的鋼絲網(wǎng)：承受沖擊、振動(dòng)荷載的構(gòu)件；涂層厚度不小于30mm的構(gòu)件；黏結(jié)強(qiáng)度不大于0.05Mpa的鋼結(jié)構(gòu)防火涂料；腹板高度超過(guò)500mm的構(gòu)件；構(gòu)件幅面較大且涂層長(zhǎng)期暴露在室外。鋼結(jié)構(gòu)當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)采用非膨脹型防火涂料

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

鋼結(jié)構(gòu)6.6鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕

鋼材的耐腐蝕性:碳素鋼的耐腐蝕性：較差。低合金鋼的耐腐蝕性：比碳素鋼高，一般在1~1.5倍，高的可達(dá)2~6倍。耐候鋼的耐腐蝕性：在表面形成保護(hù)層，以提高耐大氣腐蝕性能。鑄鐵的耐腐蝕性：普通鑄鐵耐腐蝕性能比較低。鍍鋅鋼材：鍍鋅層形成保護(hù)膜，防止環(huán)境中的腐蝕介質(zhì)與鋼鐵表面接觸。鋼結(jié)構(gòu)6.6鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕鋼材的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求：中等腐蝕環(huán)境中的承重結(jié)構(gòu)：盡量采用管形封閉截面、實(shí)腹式(工字型，H型和T型)截面。主梁、柱等重要的構(gòu)件的傳力焊縫，應(yīng)采用連續(xù)焊縫。角焊縫的焊腳尺寸不應(yīng)小于8mm及所焊板件的厚度(當(dāng)板件厚度大于8mm時(shí))。鋼結(jié)構(gòu)所在室內(nèi)環(huán)境的濕度不宜過(guò)高，一般控制長(zhǎng)期環(huán)境濕度在75%以下。當(dāng)在高濕度環(huán)境下作業(yè)時(shí)，應(yīng)采取有效的通風(fēng)排濕措施。鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)及連接構(gòu)造應(yīng)避免易于積灰和積濕的角、槽等，連接零件之間應(yīng)有可供檢查與維修的空間(凈空不宜小于120mm)。

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求：鋼結(jié)構(gòu)鋼柱腳埋入地下部分，應(yīng)以C15混凝土包覆(厚度不小于50mm)，并包出地面120～150mm。所埋入部分表面應(yīng)做除銹處理，但不用做涂裝處理。當(dāng)?shù)叵掠星治g作用時(shí)柱腳不應(yīng)埋入地下。鋼結(jié)構(gòu)件直接與鋁合金金屬制品接觸時(shí)，會(huì)引起接觸電偶腐蝕，應(yīng)在構(gòu)件接觸表面涂1～2道鉻酸鋅底漆及配套面漆阻隔，或設(shè)置絕緣層隔離，相互間的連接緊固件應(yīng)采用熱鍍鋅的緊固件。

鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)

目前鋼結(jié)構(gòu)防銹最常用的方法是在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件表面涂刷非金屬涂料。涂料分為底漆個(gè)面漆兩大類(lèi)。常用的施工方法有刷涂法、滾涂法、浸涂法、噴涂法等。

鋼結(jié)構(gòu)防銹涂料是一種含油或不含油的膠體溶液，涂敷在鋼材表面，結(jié)成一層薄膜，使鋼材與外界腐蝕介質(zhì)隔絕。涂料分底漆和面漆兩種。

底漆是直接涂在鋼材表面上的漆。含粉料多，基料少，成膜粗糙，與鋼材表面粘結(jié)力強(qiáng)，與面漆結(jié)合性好。

面漆是涂在底漆上的漆