2) 实心包封法:一般通过浇筑混凝土,将钢构件包裹起来,完全封闭钢构
件。如上海浦东世界金融大厦的钢柱就采用该方法。其优点是强度高、耐冲击,但缺点是混凝土保护层占用的空间大、施工比较麻烦,特别是在钢梁和斜撑上施工十分困难。
2.2 水冷却法
水冷却法包括水淋冷却法和充水冷却法。
2.2.1 水淋冷却法
水淋冷却法是在钢结构上部布置自动或手动喷淋系统。发生火灾时,启动喷淋系统,在钢结构表面形成一层连续的水膜,火焰蔓延到钢结构表面时,水分蒸发带走热量,延缓钢结构建筑达到其界限温度。水淋冷却法在同济大学土木工程学院大楼得到使用。
2.2.2 充水冷却法
充水冷却法是在空心钢构件内充水。通过水在钢结构内的循环,吸收钢材本身受热的热量。从而使钢结构在火灾中能保持较低的温度,不会因升温过高而丧失承载能力。为防止锈蚀和结冰, 水中要加阻锈剂和防冻剂。美国匹兹堡64层的美国钢铁公司大厦的钢柱就采用了充水冷却法。
3 防火措施比较
阻热法通过阻热材料可以减慢热量向结构构件传导的速度。总体来说,隔热法经济性和实用性较好,在实际工程运用相当广泛。水冷却法是抵御火灾的一种有效的防护措施,但由于这种方法对结构设计有专门要求,同时其成本较高,故目前在工程领域还未得到很好的推广。
阻热法在钢结构防火保护中广泛使用,所以下面重点比较阻热法措施中喷涂法与包封法的优缺点。
3.1 耐火性
这耐火性能上,包封法优于喷涂法。混凝土、耐火砖等包封材料耐火性比一般的防火涂料好。另外,新型防火板的耐火性能也优于防火涂料。其耐火极限明显高于同厚度的钢结构防火隔热材料, 更高于膨胀型防火涂料。
3.2耐久性
由于包封材料如混凝土耐久性比较好,不易随时间推移发生性能劣化;而耐久性一直是钢结构防火涂料未能解决好的问题。以有机组分为主的薄型和超薄型防火涂料无论是用于室外还是室内, 其有机组分都可能产生分解、降解、老化等问题, 从而使涂层剥落粉化或失去防火性能。
3.3施工性
钢结构防火的喷涂法施工简便,无须复杂的工具即可施工。但喷涂法防火涂料施工质量可控性差,对基材的除锈、防火涂料的涂层厚度以及施工环境湿度等不易控制;包封法施工比较复杂,对于斜撑、钢梁尤为明显,不过施工可控性较强强,质量容易保证。可以较为准确地改变包封材料的厚度来控制耐火极限。
3.4 环保性
喷涂法在施工时污染环境, 特别是在高温作用下能挥发出有害气体。包封法在施工、正常使用环境和火灾高温下均无有毒释放物, 有利于环境保护和火灾时的人员安全。
3.5 经济性
喷涂法施工简单、工期短,施工费用低。但防火涂料价格高,而且由于涂料存在老化等缺点,其维护费用较高。包封法施工费用高, 但所用材料价格便宜, 且维修费用低。综合来讲,包封法经济效性较好。
3.6 适用性
喷涂法不受构件的几何限制, 多用于梁、柱、楼板、屋盖等各构件的保护。特别适用于轻钢结构、网架结构和异形钢结构等空间结构体系钢结构防火保护中。包封法施工复杂,特别是钢梁、斜撑等构件,包封法一般较多用于柱子,适用范围没喷涂法广泛。
3.7 占用空间
喷涂法所使用的防火涂料体积较小,而包封法使用的包封材料如混凝土、防火砖,会占用空间,减小使用空间。而且包封材料质量也较大。
4 总结
通过论述可以得到以下结论:1)钢结构防火保护措施的采用要考虑多方面因素的影响,如构件类型、施工难易度、施工质量要求、耐久性要求和经济效益等;2)通过对喷涂法与包封法的比较,喷涂法主要优势在施工工艺简便,喷涂后构件外形不发生大的改变。包封法主要优势在于成本较低,防火性能与耐久性好;3)各种防火措施有各自的优势和不足,在工程运用中,可取长补短,多种防火措施结合使用。并可以通过采取不同措施,设置多道防火防线。
参考文献
[1]李国强,韩林海,楼国彪等.钢结构及钢一混凝土组合结构抗火设计[M].中国建筑工业出版社.2006
[2]沈祖炎,陈扬骥,陈以一.钢结构基本原理[M].中国建筑工业出版社.2008
[3]李颖清.钢结构防火的意义及其防火保护措施[J].河南科学,2002(4):8-10
[4]倪允广.浅谈钢结构防火措施[J].浅谈钢结构防火措施.2012年第5期