当前世界环境

介绍

钢结构的防火问题是近年来全球高度关注的问题之一。考虑到消防和德黑兰市政府关于强制钢结构防火的指示，水泥材料是伊朗为实现这一问题而接受的材料之一。¹伊朗Beta工程集团独家使用的Firecut-F1水泥基防火材料就是其中之一。钢截面的热控制、耐火等级的确定以及耐火条件的确定是评定防火材料时需要考虑的两个重要问题。

耐耐火时间

在建筑耐火领域首先提出的是结构构件耐火时间，定义为“耐火项”。结构构件的耐火时间是在下列各项发生时确定的。^3.

1. 结构倒塌，是指结构单元在持续承受荷载作用下的失效。
2. 不面临火的表面的平均升高温度应为250华氏度(121摄氏度)。
3. 通过的气体和/或火焰应足够热，以使没有面对火的部分的螺纹球燃烧。
4. 钢发生热限制。

无保护结构钢的弯曲温度点为470-500C，在500-550C下损失约一半的相关电阻，⁵通常预期在火焰后5分钟内达到这样的温度(表2.1)。因此，它对火灾是相当脆弱的，这主要需要抗火。建筑防火的主要目的是为了方便和加速建筑的增加，减少对建筑的损害，防止火灾对邻近建筑的发展和进展，保护建筑物内的救援人员和居民的生命。建筑物耐火时间的判断标准包括建筑物到消防站的距离、结构的应用类型、地区的地震性质等。确定建筑的耐火性能，通常考虑为1小时或2小时，由消防机构承担。

表2.1

确定断面控制水平

根据UL263和ASTM E119标准，结构构件分为约束和不约束两组，这应由可靠的设计师和/或权威机构确定是否以约束或不约束的方式应用组装。对有约束和无约束的天花板-地板和地板-天花板设计的无约束装配计算因子应使用。当天花板-地板和地板-天花板组件以及横梁支撑结构或支撑有能力承受整个最高预期温度下的热膨胀时，可以认为是受约束的。那些不符合本定义的结构应被视为弯曲和膨胀自由，并应被视为不受约束。^3.下表可用于确定建筑物构件的控制:

表3.1

需要注意的是，构件热控制定义不同于结构控制定义，防火设计中应考虑相关的热定义。

钢结构所需防火材料厚度的评估

而体内温度的变化与体质量和传热部分的表面有关，在计算防火材料厚度时，最小梁尺寸表示为W/D。其中，W为梁的单位长度重量，D为梁与所应用的防火材料的共同周长。W/D是美国钢铁协会制定的W8*28截面的标准，在0.8和0.819之间。

为了确定防火厚度，在一套设计中可以考虑以下公式设计不同的梁尺寸(S800, S700, P900 P800, P700, N800, N700, J900, J800, J700, G800, G700, D900, D800, D700, A900, A800, A700)。^3.

T1:防火物质厚度(以)

T2:被测防火物质厚度(以)

W2/D2=被测重量与单位长度之比

W1/D1=相关重量与单位长度之比

截面计算火灾暴露面

如下图所示，梁的一面是混凝土的，另一面是暴露在火中。实际上，对火灾暴露部位实施防火物质喷洒作业。下图显示了一个截面;梁的上翼没有暴露在火灾中，因为它嵌入在天花板上，因此不应在计算中考虑。⁵

图1:评估图纸样本 点击这里查看图

在计算W1/D1比值时，通过单位的换算，可以使用下列公式来确定比值:
Hp:火灾暴露表面周长(m)
A:截面面积(m2)
现在我们计算一个真实的建筑样本:

结构描述和主要考虑

考虑到上述情况，本部分对某钢结构不同截面厚度的分析计算进行了研究。首先，结构的耐火时间应考虑为2小时。这幅图是德黑兰的一个钢结构的地板，没有保护的钢甲板，用螺栓连接元件。

如第3部分所述，首先对所有梁的约束状态进行研究。根据上述图，以及法律规定的UL263，所有的连接都不能扩展和弯曲，被认为是受约束的。只有那些领事关系应被视为是不受限制的，因为它们可以从一个方面扩展。下表分别显示了约束和不约束节点。

表5.1

在UL263标准中，当使用无保护的钢桥面和混凝土时，为了确定网络的厚度，应该采用D983标准。通常这一标准也适用于伊朗建造的大多数建筑。下表用于确定测试的W1/D1比值:

表5.2

下面给出了约束截面和非约束截面防火物质厚度的计算:

受控部分

考虑建筑结构图，此截面防火物质厚度应按以下要求计算:
三面Hp的计算方法如下:
Hp= 3×300 + 2×500 + 4×25 - 2×12 = 1976mm = 1.976m
整段A计算:
A= 300×25 + 500×12 + 300×25 = 21000mm²= 0.021米²

根据UL263标准，对于小于3/8in的截面厚度，应视为等于3/8in或约10mm。

IPE200无限制的部分

针对欧洲手册中高适用截面(如IPE和CPE)的计算，对钢结构防火性能进行了Hp/A比计算。

对于IPE200，不受控部分是这个形式，等于235。
IPE200:

根据表可知，实验室某段耐火时间为2小时的T2水平为13/16。

最终，非受控IPE200的防火物质厚度应为24.38mm。
下表给出了各截面的其他厚度:

表5.3

注:第7-10节小于10mm时，应考虑为10mm。

结论

在确定防火材料的厚度时，两个主要因素，即构件的防火性和约束性质，具有特殊的重要性。在伊朗适用的细则中，这一节的限制性质仅限于结构的限制性质。在建筑构件热分析中，热约束性质具有一定的重要性。在本文中，除了根据国家建筑规范第3次讨论确定的热阻时间外，考虑到截面的约束特性，还可以考虑一些合适的截面厚度。因此，对于重要建筑，建议在设计时考虑不受约束的因素，以提高结构的安全性。设计合适的厚度可以为型材提供合适的热阻，同时最终将经济和伤害降到最低，并为辅助提供足够的时间。

确认

贝塔工程集团(Beta Engineering Group)的总经理马吉德·巴拉米(Majid Bahrami)先生在提供文章方面给予了高度的帮助，受到了特别的认可。希望通过编写其他文章来帮助该国的学术协会。

参考文献

1. 矿物喷涂材料防火钢结构的规定和要求
2. 约束与不约束的火焰评级:一个实际的方法，苏格拉底A.约阿尼德斯，1997
3. UL 263 -美国保险商实验室公司，建筑结构和材料安全防火测试标准
4. 国家建筑法规第3章，建筑防火，2013
5. 喷施防火材料厚度的测定，John L. Ruddy和Socrates A. loannids;2002
6. ASTM- E 119，建筑结构和材料燃烧试验的标准试验方法;2003