鉄骨構造物の防火対策

その高い強度と延性のため、鉄骨構造には、軽量、優れた耐震性能、および大きな支持力という特徴があります。 同時に、鉄骨構造は短い建設期間で現場で処理でき、材料はリサイクルできます。 したがって、国内および海外の鉄骨構造の建物の両方が広く使用されています。


鉄骨構造の耐火限界は、標準の耐火試験中に部材が安定性または完全性および断熱性を失う時間を指します。


鋼自体は発火および燃焼しませんが、鋼の特性は温度によって大きく影響されますが、250 Cでの鋼の衝撃靭性は低下し、温度が300 Cを超えると降伏点と極限強度が大幅に低下します。実際の火災では、鉄骨構造の静的平衡安定性を失う臨界温度は約500 Cであり、一方、火災現場の一般的な温度は800-1000 Cです。したがって、鉄骨構造は、最終的に鉄骨構造全体の崩壊と破損につながる火災。


建物に十分な耐火限界を持たせるには、鉄骨構造の建物で防火対策を講じる必要があります。 鉄骨構造が火災の臨界温度まで急速に上昇し、建物が過度に変形して崩壊するのを防ぐことができるため、消火と人員の安全な避難のための貴重な時間を確保し、火災による損失を回避または削減できます。


鉄骨構造物の防火対策は、その原理に応じて2つのカテゴリに分類できます。1つは耐熱法、もう1つは水冷法です。 これらの手段の目的は同じです。指定された時間内にコンポーネントの温度を上げ、その臨界温度を超えないようにします。 違いは、耐熱法では熱がコンポーネントに伝達されないのに対して、水冷法では熱がコンポーネントに伝達され、その後熱が伝達されて目的が達成されることです。


2.1熱抵抗法

断熱方法は、難燃コーティングとカプセル化材料の耐熱性に応じて、スプレー法とカプセル化法に分けられます。 スプレーは、難燃性コーティングをコーティングまたはスプレーすることにより構造を保護します。 カプセル化法は、中空カプセル化法と固体カプセル化法に分けることができます。


2.1.1噴霧方法

鉄骨構造の耐火限界を改善するために、通常、鉄の表面に耐火コーティングまたはスプレーを使用して耐火性および断熱性の保護層を形成します。 この方法は、構造が簡単で、軽量で、耐火時間が長く、鋼製部材の幾何学的形状に制限されません。 経済性と実用性に優れ、広く使用されています。 鉄骨構造用の難燃性コーティングには多くの種類があり、2つのカテゴリに分類できます。1つは、薄いコーティングを施した難燃性コーティング(カテゴリB)、つまり鉄骨構造用の膨張性難燃剤です。 もう1つは厚塗りコーティングです(カテゴリH)。


クラスBの難燃性コーティング、コーティングの厚さは通常2〜7 mmです。 基材は有機樹脂であり、特定の装飾効果があり、高温で膨張および厚くなります。 耐火限界は0.5〜1.5 Hに達する可能性があります。鉄骨構造用の薄いコーティングされた難燃性コーティングは、薄いコーティング、軽量、優れた耐振動性が特徴です。 むき出しの鉄骨構造と軽量屋根の鉄骨構造の耐火限界が1.5時間以下の場合、鉄骨構造用の薄いコーティングされた難燃性コーティングを選択する必要があります。 Hタイプの難燃性コーティングの厚さは、通常8〜50 mmです。 粒状です。 無機断熱材は、低密度と低熱伝導率を備えた主成分です。 耐火限界は0.5〜3.0 Hに達することがあります。鉄骨構造用の厚塗りの難燃性コーティングは、一般に不燃性、耐老化性、耐久性があります。 隠された屋内鉄骨構造、高層全鉄骨構造、および高層工場建物の鉄骨構造の耐火限界が1.5時間を超える場合、厚塗りの難燃性コーティングを選択する必要があります。


2.1.2カプセル化方法

1)中空カプセル化法:耐火ボードまたは耐火れんがは、一般に、鋼部材の外側境界に沿って鋼部材をカプセル化するために使用されます。 石油化学産業のほとんどの国内鉄骨構造工場では、耐火レンガを構築し、鉄骨構造を保護するために鉄骨部材をラッピングする方法を採用しています。 この方法の利点は、高強度と耐衝撃性ですが、不利な点は、大きなスペースと建設上の問題です。 繊維強化セメントボード、石膏ボード、バーミキュライトボードなどの耐火性軽量プレートは、耐火コーティングとして使用されます。 大型鋼部品の箱包装方法には、滑らかな装飾表面、低コスト、低損失、環境汚染なし、耐老化性など、多くの利点があります。プロモーションの見通しが良好です。

2)固体カプセル化方法:鉄骨部材はカプセル化され、コンクリートを注ぐことで完全に密閉されます。 たとえば、上海の浦東世界金融ビルの鉄柱はこの方法を採用しています。 その利点は、高強度と耐衝撃性ですが、その欠点は、コンクリート保護層が大きなスペースを占有し、特に鉄骨梁や斜めブレースでは、施工が難しいことです。


2.2水冷方式

水冷方式には、水噴霧冷却方式と水充填冷却方式があります。


2.2.1水噴霧冷却方法

水噴霧冷却法は、鉄骨構造の上部に自動または手動の噴霧システムを配置することです。 火災の場合、スプレーシステムが開始され、鉄骨構造の表面に連続的な水膜が形成されます。 炎が鉄骨構造の表面に広がると、水の蒸発により熱が奪われ、鉄骨構造の構築がその臨界温度に達するのが遅れます。 同済大学の土木工学部の建物では、水噴霧冷却法が使用されています。


2.2.2水を満たした冷却方法

水で満たされた冷却方法は、中空鋼部材に水を充填することです。 鋼構造内の水の循環により、鋼自体の熱が吸収されます。 そのため、鉄骨構造は火災時の温度を低く保つことができ、高温上昇のために支持力を失うことはありません。 さびと氷の形成を防ぐために、水に防錆と不凍液を追加する必要があります。 水で満たされた冷却方法は、米国ピッツバーグにある64階建ての米国鉄鋼会社ビルの鉄柱に使用されます。