Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen

1. Feuerwiderstandsgrenze und Feuerwiderstand der Stahlkonstruktion

Die Vorteile der hohen Festigkeit und Duktilität bestimmen, dass die Stahlkonstruktion die Eigenschaften eines geringen Eigengewichts, einer guten seismischen Leistung und einer großen Tragfähigkeit aufweist. Inzwischen kann die Stahlkonstruktion im Feld verarbeitet werden, die Bauzeit ist kurz und die Materialien können recycelt werden. Daher wurden Stahlkonstruktionsgebäude im In- oder Ausland häufig verwendet.

Doch Stahlkonstruktionen haben eine Achillesferse: schlechte Feuerbeständigkeit praktische Projekte. Nach verschiedenen Brandschutzprinzipien werden Brandschutzmaßnahmen in Wärmebeständigkeitsmethode und Wasserkühlungsmethode unterteilt. Die Wärmebeständigkeitsmethode kann in Spritzverfahren und Verkapselungsmethode (Hohlverkapselung und Festverkapselungsmethode) unterteilt werden. Die Wasserkühlungsmethode hat das Wasserguss-Kühlverfahren und das Wasserspül-Kühlverfahren. In diesem Beitrag werden verschiedene Brandschutzmaßnahmen im Detail vorgestellt und deren Vor- und Nachteile gegenübergestellt. Widerstandsfähigkeit und Feuerbeständigkeit
Die Feuerwiderstandsgrenze von Stahlkonstruktionen bezieht sich auf die Zeit, in der das Bauteil seine Stabilität oder Integrität und seinen adiabatischen Feuerwiderstand während der Standardfeuerwiderstandsprüfung verliert.

Obwohl der Stahl selbst nicht brennt, wird die Stahlmaterialeigenschaft stark von der Temperatur beeinflusst, aber die Schlagzähigkeit des Stahls sinkt bei 250 , über 300 , die Streckgrenze und die Endfestigkeit sind erheblich verringert. Der Lastzustand bleibt unverändert, und die kritische Temperatur, bei der die Stahlkonstruktion ihre statische Gleichgewichtsstabilität verliert, beträgt etwa 500 ° C, während die allgemeine Brandtemperatur 800 ~ 1000 ° C erreicht. Als Ergebnis wird die Stahlkonstruktion unter hohen Temperaturen schnell plastisch verformt Feuertemperatur, was zu einem lokalen Versagen und schließlich zum Zusammenbruch der gesamten Stahlkonstruktion führt kritische Temperatur schnell im Feuer, verhindern die übermäßige Verformung des Gebäudeeinsturzes, um wertvolle Zeit für die Brandbekämpfung und die Person zu gewinnen nel Sicherheitsevakuierung, vermeiden oder reduzieren Sie den durch das Feuer verursachten Schaden.

2. Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen

Stahlkonstruktions-Brandschutzmaßnahmen nach dem Prinzip werden in zwei Kategorien unterteilt: Eine ist die Wärmebeständigkeitsmethode, die andere ist die Wasserkühlungsmethode. Der Zweck dieser Maßnahmen ist konsistent: die Temperatur des Bauteils daran zu hindern, über seine kritische Temperatur bei zu steigen Der Unterschied besteht darin, dass die Wärmebeständigkeitsmethode die Übertragung von Wärme auf die Komponenten verhindert, während die Wasserkühlungsmethode die Übertragung von Wärme auf die Komponenten und die anschließende Weiterleitung zu diesem Zweck ermöglicht.

2.1 Widerstandswärme

Widerstandswärmeverfahren Gemäß der Widerstandswärme- und Wärmebeständigkeit des Beschichtungsmaterials wurde die feuerhemmende Beschichtung in das Spritzverfahren und das Beschichtungsverfahren Spritzverfahren unterteilt, um eine feuerhemmende Beschichtung durch Beschichten oder Sprühbeschichtungsverfahren zum Schutz aufzubauen, und kann in die Hohlräume unterteilt werden Beschichtungsverfahren und feste Beschichtungsverfahren 

2.1.1 Spritzverfahren

Im Allgemeinen VERWENDET feuerfeste Farbbeschichtung oder Spritzen der Oberfläche des Stahls, Bildung einer feuerfesten Isolierschutzschicht, Verbesserung der Feuerbeständigkeit der Stahlkonstruktion dieser Methode ist sehr leichte feuerfeste Materialien für eine lange Zeit und sollte nicht eingeschränkt werden Stahlkomponentengeometrie hat eine gute Wirtschaftlichkeit und Praktikabilität, breite Anwendung. Die Vielfalt der feuerhemmenden Beschichtung von Stahlkonstruktionen ist mehr, grob in zwei Kategorien unterteilt: Eine ist eine feuerhemmende Beschichtung vom Typ Dünnschicht (Typ B), nämlich feuerhemmendes Material der Stahlkonstruktionsexpansion; Eine andere Art ist ein dicker Film Beschichtung (H) Klasse B Klasse feuerhemmende Beschichtung, Beschichtungsdicke beträgt im Allgemeinen 2-7 mm, macht für organisches Harz, hat einen gewissen Ziereffekt, wenn Hochtemperaturausdehnung Verdickung der feuerfesten Grenze von 0,5 ~ 1,5 H dünne dünne, leichte beschichtete Stahlkonstruktion feuerhemmende Beschichtung Beschichtung Vibrationsfestigkeit gute Innenkonstruktion aus blankem Stahl leichte Dachstahlkonstruktion, wenn ihre Feuerfestigkeitsgrenze in 1 liegt. 5 H und die folgenden, geeignete wählt Scumble H-Typ Stahlkonstruktion feuerhemmende Beschichtung feuerfeste Farbe Beschichtungsdicke für 8 ~ 50 mm üblicherweise in körniger Oberfläche Hauptbestandteile für die anorganischen Wärmedämmstoffe, kleinere Wärmeleitfähigkeit von geringer Dichte Feuerfestigkeitsgrenze von 0,5 ~ 3,0 h dick beschichtete Stahlkonstruktion feuerhemmende Beschichtung brennt im Allgemeinen nicht Alterungsbeständigkeit Haltbarkeit und zuverlässige verdeckte Stahlkonstruktion im Innenbereich Alle Stahlkonstruktionen und Stahlkonstruktionen von mehrstöckigen Fabrikgebäuden, wenn die Regeln über ihrer Feuerfestigkeitsgrenze in 1,5 h liegen, sollten dick beschichteten Stahl wählen Struktur feuerhemmende Beschichtung

2.1.2 Beschichtungsverfahren

1) Hohlbeschichtungsmethode: Verwenden Sie im Allgemeinen Brandschutzplatten oder -ziegel, entlang der Kante der Außenseite der Stahlelemente, Stahlkonstruktionspaket nach oben inländische petrochemische Industrie Die Stahlkonstruktionswerkstatt wird meistens die Methode des Verlegens von mit Ziegeln umwickelten Stahlelementen der Stahlkonstruktion übernommen schützen das Verfahren hat den Vorteil der hohen Festigkeit Schlagzähigkeit, aber der Nachteil ist, dass es Platz einnimmt größere Konstruktion mehr Mühe mit feuerfesten leichten Platten, wie z Geringer Kostenverlust, um die Oberfläche zu dekorieren, ist glatt ohne Umweltverschmutzung, Alterungsbeständigkeit und andere Vorteile, es hat gute Aussichten auf die Förderung. 2) feste Beschichtungsmethode: im Allgemeinen durch Gießen von Beton, Stahlteile eingewickelt, vollständig geschlossene Stahlkonstruktionsteile wie das Weltfinanzzentrum Shanghai Pudong Stahlsäule ist der Vorteil, dass durch die Methode der hohen Festigkeit, Schlagfestigkeit, aber der Nachteil ist dass die Betondeckung groß ist, um den Raum einzunehmen Die Konstruktion ist schwierig, insbesondere bei Stahlträgern und geneigten Aussteifungen

2.2 Wasserkühlungsmethode

Das Wasserkühlverfahren umfasst das Wassergießkühlverfahren und das Wasserfüllkühlverfahren.

2.2.1 Wasserdusche Kühlmethode

Das Sprühkühlverfahren besteht darin, ein automatisches oder manuelles Sprühsystem auf dem oberen Teil der Stahlkonstruktion anzuordnen. Im Brandfall wird das Sprühsystem gestartet, um einen kontinuierlichen Wasserfilm auf der Oberfläche der Stahlkonstruktion zu bilden. Wenn sich die Flamme auf die Oberfläche der Stahlkonstruktion ausbreitet, nimmt die Wasserverdunstung die Wärme ab und verzögert die Stahlkonstruktion, um ihre Grenztemperatur zu erreichen. Die Wasserduschenkühlmethode wird im Gebäude des Bauingenieurwesens der Tongji-Universität verwendet.

2.2.2 Wassergefüllte Kühlmethode

Die wassergefüllte Kühlmethode besteht darin, Wasser in hohle Stahlelemente zu füllen. Durch die Wasserzirkulation in der Stahlkonstruktion wird die vom Stahl selbst aufgenommene Wärme absorbiert. Somit kann die Stahlkonstruktion die Temperatur im Feuer niedrig halten und wird nicht verlieren ihre Tragfähigkeit durch zu hohe Temperaturerhöhung. Um Rost und Frost zu verhindern, Wasser zum Hinzufügen von Rost- und Frostschutzmitteln. Die Stahlstützen des 64-stöckigen Gebäudes der US Steel Company in Pittsburgh sind wassergekühlt.

3. Vergleich der Brandschutzmaßnahmen

Die Hitzebeständigkeitsmethode kann die Wärmeleitungsgeschwindigkeit zu den Bauteilen durch das hitzebeständige Material verlangsamen. Im Allgemeinen ist die Wärmeisolierungsmethode wirtschaftlich und praktisch und wird in praktischen Projekten häufig verwendet. Die Wasserkühlungsmethode ist eine wirksame Schutzmaßnahme gegen Feuer, aber es wurde aufgrund seiner besonderen Anforderungen an die strukturelle Gestaltung und der hohen Kosten im Ingenieurbereich nicht gut gefördert.

Die Wärmewiderstandsmethode ist im Brandschutz von Stahlkonstruktionen weit verbreitet, daher konzentriert sich das Folgende auf den Vergleich der Vor- und Nachteile des Spritzverfahrens und des Plattierungsverfahrens bei Wärmewiderstandsmaßnahmen.

3.1 Feuerbeständigkeit

In Bezug auf die Feuerbeständigkeit ist die Verkleidungsmethode der Spritzmethode überlegen. Die Feuerbeständigkeit von Beton, Schamottestein und anderen Umhüllungsmaterialien ist besser als die allgemeine feuerfeste Beschichtung. Darüber hinaus ist die feuerfeste Leistung der neuen Brandschutzplatte auch der Brandschutzbeschichtung überlegen. Seine Feuerwiderstandsgrenze ist offensichtlich höher als die gleiche Dicke des Brandschutzmaterials der Stahlkonstruktion, mehr als die Ausdehnung von Brandschutzbeschichtungen.

3.2 die Haltbarkeit

Da die Haltbarkeit von Verkleidungsmaterialien wie Beton besser ist, ist es nicht leicht, sich im Laufe der Zeit zu verschlechtern. Aber die Haltbarkeit ist immer die feuerhemmende Beschichtung der Stahlkonstruktion, die das gute Problem nicht löst Bestandteil der dünnen und ultradünnen feuerfesten Beschichtung kann Zersetzung, Abbau, Alterung und andere Probleme verursachen, so dass die Beschichtung Pulver abblättert oder die Brandleistung verliert.

3.3 Konstruktion

Die Spritzmethode für den Brandschutz von Stahlkonstruktionen ist einfach und kann ohne komplizierte Werkzeuge verwendet werden. Aber das Spritzen der feuerfesten Beschichtung ist die Qualitätskontrolle schlecht, das Entrosten des Grundmaterials, die Beschichtungsdicke der feuerfesten Beschichtung und die Feuchtigkeit der Bauumgebung sind nicht leicht zu kontrollieren ;Die Konstruktion der Verkleidungsmethode ist komplex, insbesondere bei geneigten Aussteifungen und Stahlträgern, aber die Konstruktion ist kontrollierbar und die Qualität kann leicht garantiert werden. Die Feuerfestigkeitsgrenze kann durch genaues Ändern der Dicke des Verkleidungsmaterials gesteuert werden.

3.4 Umweltschutz

Die Sprühmethode verschmutzt die Umwelt während des Baus, insbesondere unter Einwirkung hoher Temperaturen, kann schädliche Gase verflüchtigen. Es gibt keine toxischen Freisetzungen im Bauwesen, bei normaler Verwendungsumgebung und hoher Feuertemperatur, was für den Umweltschutz und die Sicherheit des Personals im Brandfall von Vorteil ist .

3.5 Wirtschaft

Die Sprühmethode ist einfach, kurze Bauzeit und niedrige Baukosten. Aber der Preis für eine feuerfeste Beschichtung ist hoch, und da die Beschichtung Nachteile wie Alterung aufweist, sind die Wartungskosten höher. Die Baukosten der Verpackungsmethode sind hoch, aber das Material Der Preis ist günstig, und die Wartungskosten sind niedrig. Im Allgemeinen hat die Verkapselungsmethode eine gute Wirtschaftlichkeit.

3.6 Anwendbarkeit

Das Spritzverfahren ist nicht durch die Geometrie der Bauteile eingeschränkt und wird häufig zum Schutz von Balken, Säulen, Böden, Dächern und anderen Bauteilen verwendet. Es eignet sich besonders für den Brandschutz von leichten Stahlkonstruktionen, Gitterkonstruktionen und Sonder- geformte Stahlkonstruktion.Das Verkleidungsverfahren ist in der Konstruktion komplex, insbesondere bei Stahlträgern und geneigten Aussteifungselementen. Das Plattierungsverfahren wird im Allgemeinen eher für Säulen verwendet und wird nicht häufig zum Spritzen verwendet.

3.7 Platz belegt

Das Volumen der feuerhemmenden Beschichtung, die durch das Sprühverfahren verwendet wird, ist klein, und die Umhüllungsmethode VERWENDET Umhüllungsmaterial wie Beton, feuerfeste Ziegel, nimmt Platz ein und reduziert den Platzbedarf. Und die Umhüllungsmaterialqualität ist auch größer.

 4. Zusammenfassen

Aus der Diskussion lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:

1) Die Annahme von Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen sollte den Einfluss vieler Faktoren berücksichtigen, wie z. B. Bauteiltyp, Konstruktionsschwierigkeit, Anforderungen an die Bauqualität, Anforderungen an die Dauerhaftigkeit und wirtschaftliche Vorteile;

2) Durch den Vergleich der Sprühmethode mit der Verkapselungsmethode sind die Hauptvorteile der Sprühmethode im Konstruktionsprozess einfach und das Aussehen der Komponenten ändert sich nach dem Sprühen nicht stark. Die Hauptvorteile der Verpackungsmethode sind niedrige Kosten, gut Brandverhalten und Haltbarkeit.

3) Alle Arten von Brandschutzmaßnahmen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. In technischen Anwendungen können sie voneinander lernen und die Mängel des anderen ausgleichen.Und können verschiedene Maßnahmen ergreifen, um mehrere Brandabwehrlinien einzurichten.

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