Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen

 1. Feuerwiderstandsgrenze und Feuerwiderstand der Stahlkonstruktion 

Die Vorteile einer hohen Festigkeit und Duktilität bestimmen, dass die Stahlkonstruktion die Eigenschaften eines geringen Eigengewichts, einer guten seismischen Leistung und einer großen Tragfähigkeit aufweist.Mittlerweile kann die Stahlkonstruktion vor Ort bearbeitet werden, die Bauzeit ist kurz und die Materialien können recycelt werden. Daher sind Stahlkonstruktionsgebäude im In- und Ausland weit verbreitet.

Aber Stahlkonstruktionen haben eine Achillesferse: eine schlechte Feuerbeständigkeit. Um die Festigkeit und Steifigkeit der Stahlkonstruktion im Brandfall über einen langen Zeitraum aufrechtzuerhalten und die Sicherheit von Leben und Eigentum der Menschen zu gewährleisten, wurden verschiedene Brandschutzmaßnahmen ergriffen praktische Projekte.Gemäß verschiedenen Brandschutzprinzipien werden Brandschutzmaßnahmen in Hitzebeständigkeitsmethoden und Wasserkühlungsmethoden unterteilt. Hitzebeständigkeitsmethoden können in Sprühmethoden und Verkapselungsmethoden (Hohlverkapselungs- und Feststoffverkapselungsmethode) unterteilt werden. Die Wasserkühlungsmethode hat das Wassergieß-Kühlverfahren und das Wasserspül-Kühlverfahren. In diesem Artikel werden verschiedene Brandschutzmaßnahmen im Detail vorgestellt und ihre Vor- und Nachteile verglichen. Widerstand und Feuerwiderstand
Die Feuerwiderstandsgrenze einer Stahlkonstruktion bezieht sich auf die Zeit, in der das Bauteil während der Standard-Feuerwiderstandsprüfung seine Stabilität oder Integrität und seinen adiabatischen Feuerwiderstand verliert.

Obwohl der Stahl selbst nicht brennt, wird die Materialeigenschaft des Stahls stark von der Temperatur beeinflusst, aber die Schlagzähigkeit des Stahls bei 250 °C sinkt, über 300 °C nehmen die Streckgrenze und die Endfestigkeit deutlich ab. Der Lastzustand bleibt unverändert und die kritische Temperatur, bei der die Stahlkonstruktion ihre statische Gleichgewichtsstabilität verliert, liegt bei etwa 500℃, während die allgemeine Brandtemperatur 800 bis 1000℃ erreicht. Infolgedessen zeigt die Stahlkonstruktion bei hohen Temperaturen schnell eine plastische Verformung Brandtemperatur, was zu einem lokalen Versagen und schließlich zum Zusammenbruch der gesamten Stahlkonstruktion führt. Im Stahlkonstruktionsgebäude müssen Brandschutzmaßnahmen ergriffen werden, um sicherzustellen, dass das Gebäude über eine ausreichende Feuerwiderstandsgrenze verfügt. Verhindern Sie, dass sich die Stahlkonstruktion auf erhitzt Kritische Temperatur schnell im Feuer, verhindern Sie die übermäßige Verformung zum Einsturz des Gebäudes, um so wertvolle Zeit für die Brandbekämpfung und die Evakuierung des Personals zu gewinnen und den durch das Feuer verursachten Verlust zu vermeiden oder zu reduzieren.

2. Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen

Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen werden nach dem Prinzip in zwei Kategorien unterteilt: eine Methode zur Hitzebeständigkeit und die andere Methode zur Wasserkühlung. Der Zweck dieser Maßnahmen ist konsistent: zu verhindern, dass die Temperatur der Komponente über ihre kritische Temperatur hinaus ansteigt Der Unterschied besteht darin, dass die Hitzebeständigkeitsmethode verhindert, dass Wärme auf die Komponenten übertragen wird, während die Wasserkühlungsmethode es ermöglicht, dass Wärme auf die Komponenten übertragen und dann für diesen Zweck abgeführt wird.

2.1 Widerstandswärme

Die feuerhemmende Beschichtung wurde in ein Sprühverfahren und ein Sprühverfahren zum Aufbau einer feuerhemmenden Beschichtung durch Beschichten oder Sprühbeschichtungsverfahren zum Schutz unterteilt und kann in Hohlräume unterteilt werden Beschichtungsverfahren und Feststoffbeschichtungsverfahren 

2.1.1 Sprühmethode

Im Allgemeinen wird die Oberfläche des Stahls mit feuerfester Farbe beschichtet oder besprüht, eine feuerfeste Isolierschutzschicht gebildet, die Feuerbeständigkeit der Stahlkonstruktion verbessert. Diese Methode ist sehr leicht, feuerfeste Materialien sind für lange Zeit sehr leicht und sollten nicht durch die Geometrie der Stahlkomponenten eingeschränkt werden, was eine gute Wirtschaftlichkeit aufweist und Praktikabilität, breite Anwendung. Die Vielfalt der feuerhemmenden Beschichtungen für Stahlkonstruktionen ist größer und grob in zwei Kategorien unterteilt: Eine davon ist eine feuerhemmende Beschichtung vom dünnen Beschichtungstyp (Typ B), nämlich ein feuerhemmendes Material mit Stahlkonstruktionserweiterung; eine andere Art ist ein dicker Film Beschichtung (H) feuerhemmende Beschichtung der Klasse B, die Beschichtungsdicke beträgt im Allgemeinen 2 bis 7 mm und besteht aus organischem Harz. Sie hat einen bestimmten Verzierungseffekt, wenn die Verdickung des Feuerfestmaterials bei hoher Temperatur eine Grenze von 0,5 bis 1,5 H hat. Dünne, dünne, leicht beschichtete Stahlkonstruktion Feuerhemmende Beschichtung, Vibrationsfestigkeit, gute Innenkonstruktion aus blankem Stahl, leichtes Dach, Stahlkonstruktion, wenn die Feuerfestigkeitsgrenze 1,5 H und die folgenden beträgt, wählt man geeignete Stahlkonstruktion vom Typ H, feuerhemmende Beschichtung, feuerfeste Farbe, Beschichtungsdicke für 8–50 mm, üblicherweise in körniger Oberfläche Hauptzutaten für die anorganischen Wärmedämmstoffe, geringere Wärmeleitfähigkeit bei geringer Dichte, Feuerfestigkeitsgrenze von 0,5 bis 3,0 h, dicke beschichtete Stahlkonstruktion, feuerhemmende Beschichtung, brennt im Allgemeinen nicht, Alterungsbeständigkeit, Haltbarkeit und zuverlässige verdeckte Stahlkonstruktion im Innenbereich, alle Stahlkonstruktionen und Stahlkonstruktionen aus mehreren Wenn in mehrstöckigen Fabrikgebäuden die Brandschutzgrenze innerhalb von 1,5 Stunden überschritten wird, sollte eine dicke, feuerhemmende Beschichtung für Stahlkonstruktionen gewählt werden

2.1.2 Beschichtungsmethode

1) Hohlbeschichtungsmethode: Verwenden Sie im Allgemeinen eine Brandschutzplatte oder einen Ziegelstein. Entlang der Außenseite der Stahlelemente werden die Stahlkonstruktionen in die Stahlkonstruktionswerkstatt der inländischen petrochemischen Industrie aufgeteilt. Meistens wird die Methode zum Verlegen von mit Ziegeln umwickelten Stahlelementen der Stahlkonstruktion übernommen Das Schutzverfahren hat den Vorteil einer hohen Festigkeit und Schlagfestigkeit, der Nachteil besteht jedoch darin, dass größere Konstruktionen mehr Platz beanspruchen und mehr Probleme mit feuerfesten Leichtplatten, wie z Geringer Kostenverlust bei der Dekoration. Die Oberfläche ist glatt, ohne Umweltverschmutzung, alterungsbeständig und hat andere Vorteile. Sie hat gute Aussichten auf Werbung.2) Feste Beschichtungsmethode: Im Allgemeinen durch Gießen von Beton, eingewickelte Stahlelemente, vollständig geschlossene Stahlkonstruktionsteile wie die Stahlsäule des Weltfinanzzentrums Shanghai Pudong. Der Vorteil dieser Methode besteht darin, dass sie eine hohe Festigkeit und Schlagfestigkeit aufweist, aber der Nachteil ist Die Betonüberdeckung, die den Raum einnimmt, ist groß. Die Konstruktion ist mühsam, insbesondere bei Stahlträgern und geneigten Aussteifungen

2.2 Wasserkühlungsmethode

Die Wasserkühlungsmethode umfasst die Wasserguss-Kühlmethode und die Wasserfüllungs-Kühlmethode.

2.2.1 Kühlmethode mit Wasserdusche

Bei der Sprühkühlungsmethode wird ein automatisches oder manuelles Sprühsystem auf dem oberen Teil der Stahlkonstruktion angeordnet. 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, entzieht die Wasserverdunstung die Wärme und verzögert das Erreichen der Grenztemperatur der Stahlkonstruktion. Im Gebäude des Civil Engineering College der Tongji-Universität wird die Methode der Wasserduschenkühlung eingesetzt.

2.2.2 Wassergefüllte Kühlmethode

Bei der wassergefüllten Kühlmethode werden hohle Stahlelemente mit Wasser gefüllt. Durch die Zirkulation von Wasser in der Stahlkonstruktion wird die vom Stahl selbst aufgenommene Wärme absorbiert. Dadurch kann die Stahlkonstruktion im Brandfall eine niedrige Temperatur halten und nicht verlieren ihre Tragfähigkeit aufgrund eines zu hohen Temperaturanstiegs. Um Rost und Gefrieren zu verhindern, wird Wasser mit Rostschutzmittel und Frostschutzmittel versetzt. Die Stahlsäulen des 64-stöckigen Gebäudes der US Steel Company in Pittsburgh sind wassergekühlt.

3. Vergleich der Brandschutzmaßnahmen

Die Wärmewiderstandsmethode 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 dagegen Aufgrund seiner besonderen Anforderungen an die Strukturkonstruktion und der hohen Kosten wurde es im Ingenieurwesen jedoch nicht weit verbreitet.

Die Methode des thermischen Widerstands wird häufig beim Brandschutz von Stahlkonstruktionen eingesetzt. Im Folgenden liegt der Schwerpunkt auf dem Vergleich der Vor- und Nachteile der Sprühmethode und der Verkleidungsmethode bei der Messung des thermischen Widerstands.

3.1 Feuerwiderstand

In Bezug auf die Feuerbeständigkeit ist die Verkleidungsmethode der Sprühmethode überlegen. Die Feuerbeständigkeit von Beton, Schamottesteinen und anderen Umhüllungsmaterialien ist besser als die einer allgemeinen feuerfesten Beschichtung. Darüber hinaus ist die Feuerbeständigkeit neuer Brandschutzplatten 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 zum Beispiel Beton, besser ist, ist es nicht einfach, sie mit der Zeit zu verschlechtern. Aber die Haltbarkeit ist immer die feuerhemmende Beschichtung der Stahlkonstruktion, die das gute Problem nicht lösen konnte. Ob für den Außen- oder Innenbereich, die organische Ein Bestandteil der dünnen und ultradünnen feuerfesten Beschichtung kann zu Zersetzung, Abbau, Alterung und anderen Problemen führen, so dass sich das Beschichtungspulver ablöst oder die Brandleistung verloren geht.

3.3 Konstruktion

Die Sprühmethode zur Brandverhütung von Stahlkonstruktionen ist einfach und kann ohne komplizierte Werkzeuge angewendet werden. Die Qualitätskontrolle beim Sprühen von feuerfesten Beschichtungen im Bauwesen ist jedoch schlecht, die Entrostung des Grundmaterials, die Schichtdicke der feuerfesten Beschichtung und die Luftfeuchtigkeit in 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 lässt sich leicht garantieren. Die Brandschutzgrenze kann durch genaue Änderung der Dicke des Verkleidungsmaterials gesteuert werden.

3.4 Umweltschutz

Das Sprühverfahren verschmutzt die Umwelt während des Baus, insbesondere unter Einwirkung hoher Temperaturen, und kann schädliche Gase verflüchtigen. Im Bauwesen, in der normalen Nutzungsumgebung und bei hohen Brandtemperaturen werden keine giftigen Stoffe freigesetzt, was sich positiv auf den Umweltschutz und die Sicherheit des Personals bei Bränden auswirkt .

3,5 Wirtschaft

Die Sprühmethode ist einfach, hat eine kurze Bauzeit und niedrige Baukosten. Der Preis einer feuerfesten Beschichtung ist jedoch hoch, und da die Beschichtung Nachteile wie Alterung aufweist, sind die Wartungskosten höher. Die Baukosten der Umhüllungsmethode sind hoch, aber das Material Der Preis ist günstig und die Wartungskosten niedrig. Generell weist die Kapselungsmethode eine gute Wirtschaftlichkeit auf.

3.6 Anwendbarkeit

Das Sprühverfahren ist nicht durch die Geometrie der Komponenten eingeschränkt und wird häufig zum Schutz von Balken, Säulen, Böden, Dächern und anderen Komponenten verwendet. Es eignet sich besonders für den Brandschutz von leichten Stahlkonstruktionen, Gitterstrukturen und Sonderkonstruktionen. geformte Stahlkonstruktion. Die Verkleidungsmethode ist konstruktiv komplex, insbesondere für Stahlträger und geneigte Aussteifungselemente.Die Umhüllungsmethode wird im Allgemeinen eher für Säulen verwendet und ist beim Sprühen nicht weit verbreitet.

3.7 Besetzter Platz

Das Volumen der feuerhemmenden Beschichtung, die bei der Sprühmethode verwendet wird, ist gering, und die Umhüllungsmethode VERWENDET Umhüllungsmaterial wie Beton oder feuerfeste Ziegel, nimmt Platz ein und reduziert die Raumnutzung. Und die Qualität des Umhüllungsmaterials ist ebenfalls größer.

 4. Fassen Sie zusammen

Aus der Diskussion lassen sich folgende Schlussfolgerungen ziehen:

1) Bei der Einführung von Brandschutzmaßnahmen für Stahlkonstruktionen sollte der Einfluss vieler Faktoren berücksichtigt werden, wie z. B. Komponententyp, Konstruktionsschwierigkeit, Anforderungen an die Bauqualität, Anforderungen an die Haltbarkeit und wirtschaftliche Vorteile;

2) Durch den Vergleich der Sprühmethode mit der Einkapselungsmethode liegen die Hauptvorteile der Sprühmethode darin, dass sie im Bauprozess einfach sind und sich das Aussehen der Komponenten nach dem Sprühen nicht wesentlich ändert. Die Hauptvorteile der Verpackungsmethode sind niedrige Kosten und gute Qualität Brandverhalten und Haltbarkeit.

3) Alle Arten von Brandschutzmaßnahmen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile.In der technischen Anwendung können sie voneinander lernen und die Unzulänglichkeiten des anderen ausgleichen. Und sie können unterschiedliche Maßnahmen ergreifen, um mehrere Brandschutzlinien einzurichten.

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