Bagaimana Untuk Struktur Keluli Kalis Api?

Struktur keluli mempunyai kelemahan kritikal: rintangan api yang lemah. Untuk memastikan struktur keluli mengekalkan kekuatan dan kekakuannya untuk tempoh yang lama semasa kebakaran, melindungi nyawa dan harta benda, pelbagai langkah perlindungan kebakaran sering dilaksanakan dalam projek kejuruteraan praktikal.

Artikel ini akan memperincikan pelbagai langkah perlindungan kebakaran berdasarkan prinsip asasnya dan membandingkan kelebihan dan kekurangannya.

Langkah perlindungan kebakaran struktur keluli terbahagi kepada dua kategori berdasarkan prinsip: kaedah penebat haba dan kaedah penyejukan air. Objektif bersama mereka adalah untuk memastikan komponen tidak melebihi suhu kritikal mereka dalam jangka masa yang ditetapkan. Perbezaannya terletak pada pendekatan: kaedah penebat haba menghalang pemindahan haba ke komponen, manakala kaedah penyejukan air membenarkan haba mencapai komponen dan kemudian menghilangkannya untuk mencapai matlamat.

Penarafan rintangan api bagi struktur keluli merujuk kepada tempoh ia menahan api semasa ujian kebakaran standard, diukur dari saat ia terdedah kepada api sehingga ia kehilangan kestabilan, integriti atau penebat haba.

Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa walaupun keluli itu sendiri tidak menyala atau terbakar, sifatnya dipengaruhi dengan ketara oleh suhu. Pada 250 darjah, keliatan impak keluli berkurangan; dan melebihi 300 darjah, titik hasil dan kekuatan muktamadnya berkurangan dengan ketara. Dalam kebakaran sebenar, dengan keadaan pemuatan yang berterusan, suhu kritikal di mana struktur keluli kehilangan kestabilan keseimbangan statik adalah sekitar 500 darjah, manakala suhu kebakaran biasa mencapai 800-1000 darjah. Akibatnya, di bawah suhu kebakaran yang tinggi, struktur keluli dengan cepat mengalami ubah bentuk plastik, membawa kepada kegagalan setempat dan akhirnya menyebabkan keseluruhan struktur runtuh dan gagal.

Struktur keluli mesti menggabungkan langkah-langkah perlindungan kebakaran untuk memastikan penarafan ketahanan api yang mencukupi. Ini menghalang pemanasan pantas komponen keluli kepada suhu kritikal semasa kebakaran, mengelakkan ubah bentuk yang berlebihan yang membawa kepada keruntuhan struktur dan dengan itu memperoleh masa yang berharga untuk memadam kebakaran dan pemindahan selamat, meminimumkan kerugian yang berkaitan dengan kebakaran.-

Kaedah Penghalang Terma
Kaedah penghalang haba, yang dikategorikan oleh salutan kalis api dan bahan pengkapsulan, termasuk teknik penyemburan dan pengkapsulan. Kaedah semburan melindungi komponen dengan menyalut atau menyembur salutan kalis api. Kaedah enkapsulasi boleh dibahagikan lagi kepada enkapsulasi berongga dan enkapsulasi pepejal.

Kaedah Semburan

Lazimnya, salutan kalis api digunakan atau disembur pada permukaan keluli untuk membentuk-lapisan penebat haba tahan api, meningkatkan penarafan rintangan api bagi struktur keluli. Kaedah ini menawarkan pembinaan mudah, ringan, tempoh tahan api yang dilanjutkan, dan tidak dihadkan oleh bentuk geometri komponen keluli. Ia menawarkan kos-keberkesanan dan kepraktisan yang baik, menjadikannya digunakan secara meluas. Salutan kalis api struktur keluli terdapat dalam pelbagai jenis, secara amnya dikategorikan kepada dua kelas: Salutan filem-nipis Kelas B (iaitu, salutan kalis api intumescent struktur keluli) dan salutan filem-tebal Kelas H.

Salutan kalis api Kelas B biasanya mempunyai ketebalan salutan 2-7mm. Bahan asasnya adalah resin organik, memberikan beberapa kesan hiasan semasa mengembang dan menebal pada suhu tinggi. Kadar ketahanan api mereka boleh mencapai 0.5 hingga 1.5 jam. Struktur keluli filem nipis-salutan kalis api menampilkan salutan nipis, ringan dan rintangan getaran yang baik. Untuk struktur keluli dalaman terdedah dan struktur keluli bumbung ringan dengan penarafan tahan api selama 1.5 jam atau kurang ditetapkan, salutan kalis api struktur keluli filem nipis disyorkan. Salutan kalis api jenis H-biasanya mempunyai ketebalan salutan 8 hingga 50 mm dan mempamerkan permukaan berbutir. Terutamanya terdiri daripada bahan penebat haba bukan organik, ia mempunyai ketumpatan rendah dan kekonduksian terma. Penilaian rintangan kebakaran boleh mencapai 0.5 hingga 3.0 jam. Salutan-tebal struktur filem kalis api biasanya tidak-mudah terbakar, tahan terhadap penuaan dan menawarkan ketahanan yang boleh dipercayai. Untuk struktur keluli tertutup yang tersembunyi,-tinggi semua-struktur keluli dan-struktur keluli loji industri berbilang tingkat yang memerlukan penarafan tahan api 1.5 jam atau lebih tinggi, salutan kalis api berstruktur filem tebal harus dipilih.

Kaedah Enkapsulasi

1) Kaedah Enkapsulasi Berongga: Biasanya menggunakan papan kalis api atau bata tahan api untuk membungkus komponen keluli di sepanjang perimeter luarnya. Kebanyakan struktur keluli dalam loji petrokimia domestik menggunakan batu bata refraktori untuk melindungi komponen keluli. Kaedah ini menawarkan kekuatan tinggi dan rintangan hentaman tetapi mempunyai kelemahan termasuk keperluan ruang yang ketara dan pembinaan yang kompleks. Menggunakan panel refraktori ringan seperti gentian-papan simen bertetulang, papan gipsum atau papan vermikulit sebagai lapisan luar kalis api. Kaedah kepungan kotak-untuk komponen keluli besar menawarkan kelebihan termasuk permukaan siap yang licin dan rata, kos rendah, kehilangan bahan yang minimum, tiada pencemaran alam sekitar dan rintangan penuaan, memberikan prospek yang menjanjikan untuk diterima pakai secara meluas.

2) Kaedah Kepungan Pepejal: Biasanya melibatkan membungkus komponen keluli dengan menuang konkrit untuk membungkusnya sepenuhnya. Kaedah ini digunakan untuk tiang keluli di Pusat Kewangan Dunia Pudong Shanghai. Kelebihannya termasuk kekuatan tinggi dan rintangan hentaman, tetapi kelemahan termasuk ruang yang besar yang diduduki oleh lapisan pelindung konkrit dan pembinaan yang agak kompleks, terutamanya pada rasuk keluli dan pendakap.

Kaedah Penyejukan Air

Kaedah penyejukan air termasuk penyejukan semburan air dan-penyejukan berisi air.

Penyejukan Semburan Air
Penyejukan semburan air melibatkan pemasangan sistem pemercik automatik atau manual di atas struktur keluli. Semasa kebakaran, mengaktifkan pemercik membentuk filem air berterusan pada permukaan keluli. Apabila nyalaan mencapai permukaan keluli, air yang menyejat menyerap haba, melambatkan pencapaian struktur suhu hadnya. Kaedah ini telah dilaksanakan di Bangunan Kejuruteraan Awam di Universiti Tongji.

Air-Penyejukan Berisi

Penyejukan terisi air{0}}melibatkan mengisi anggota keluli berongga dengan air. Air yang beredar dalam struktur keluli menyerap haba yang dijana oleh keluli itu sendiri, membolehkan struktur mengekalkan suhu yang lebih rendah semasa kebakaran dan mengelakkan kehilangan kapasiti galas-beban akibat pemanasan yang berlebihan. Untuk mengelakkan kakisan dan pembekuan, air mesti mengandungi perencat karat dan agen antibeku. Kaedah ini digunakan untuk tiang keluli di Bangunan Keluli AS 64 tingkat di Pittsburgh, Amerika Syarikat.

Kaedah penebat haba menggunakan-bahan penyekat haba untuk melambatkan pemindahan haba kepada komponen struktur keluli. Secara keseluruhan, penebat menawarkan daya maju ekonomi yang lebih baik dan praktikal, menjadikannya diterima pakai secara meluas dalam aplikasi kejuruteraan sebenar. Walaupun penyejukan air adalah langkah perlindungan kebakaran yang berkesan, keperluan reka bentuk struktur khusus dan kos yang lebih tinggi telah mengehadkan penggunaan meluas dalam amalan kejuruteraan.

Memandangkan penebat haba digunakan secara meluas dalam perlindungan kebakaran struktur keluli, bahagian berikut memfokuskan pada membandingkan kelebihan dan kekurangan kaedah salutan semburan dan enkapsulasi dalam langkah-langkah penebat haba.

Tahan Api

Dari segi ketahanan api, kaedah enkapsulasi mengatasi kaedah salutan semburan. Bahan pembungkusan seperti bata konkrit dan refraktori mempamerkan ketahanan api yang unggul berbanding dengan salutan kalis api konvensional. Selain itu, ketahanan api panel kalis api baharu mengatasi salutan kalis api. Had rintangan api mereka adalah jauh lebih tinggi daripada bahan penebat kalis api dengan ketebalan yang sama untuk struktur keluli, malah melebihi salutan kalis api intumescent.

Ketahanan

Bahan pengekapsulan seperti konkrit mempamerkan ketahanan yang unggul, menentang kemerosotan prestasi dari semasa ke semasa. Ketahanan kekal sebagai cabaran yang tidak dapat diselesaikan untuk lapisan kalis api struktur keluli. Salutan kalis api-berasaskan organik dan ultra-nipis, sama ada digunakan di dalam atau di luar, mungkin mengalami penguraian, degradasi atau penuaan komponen organiknya. Ini membawa kepada pengelupasan salutan, serbuk atau kehilangan sifat kalis api.

Kebolehkerjaan

Aplikasi semburan untuk perlindungan kebakaran keluli adalah mudah, tidak memerlukan alat yang kompleks. Walau bagaimanapun, semburan-salutan terpakai menawarkan kawalan kualiti yang lemah-penyingkiran karat, ketebalan salutan dan kelembapan persekitaran adalah sukar untuk diurus. Kaedah enkapsulasi adalah lebih kompleks, terutamanya untuk pendakap dan rasuk, tetapi memberikan kebolehkawalan yang unggul dan kualiti yang konsisten. Had rintangan kebakaran boleh dikawal dengan tepat dengan melaraskan ketebalan bahan enkapsulasi.

Kesan Alam Sekitar

Aplikasi semburan mencemarkan alam sekitar semasa pembinaan, terutamanya kerana gas berbahaya boleh dipancarkan di bawah suhu tinggi. Kaedah enkapsulasi tidak menghasilkan pelepasan toksik semasa pembinaan, penggunaan biasa, atau dalam keadaan kebakaran, yang memanfaatkan perlindungan alam sekitar dan keselamatan kakitangan semasa kebakaran.

ekonomi

Kaedah semburan menampilkan pembinaan mudah, tempoh projek yang singkat dan kos pembinaan yang rendah. Walau bagaimanapun, salutan kalis api adalah mahal dan kos penyelenggaraan adalah tinggi disebabkan oleh isu seperti penuaan salutan. Kaedah pembalut mempunyai kos pembinaan yang lebih tinggi tetapi menggunakan bahan yang murah dan menanggung perbelanjaan penyelenggaraan yang rendah. Secara keseluruhan, kaedah pembalut menawarkan kecekapan ekonomi yang lebih baik.

Kebolehgunaan

Kaedah semburan tidak dihadkan oleh geometri komponen dan digunakan secara meluas untuk melindungi rasuk, tiang, papak lantai, struktur bumbung dan komponen lain. Ia amat sesuai untuk perlindungan kebakaran dalam sistem struktur spatial seperti struktur keluli ringan, struktur rangka ruang dan struktur keluli tidak teratur. Kaedah pembalut melibatkan pembinaan yang kompleks, terutamanya untuk komponen seperti rasuk keluli dan pendakap. Ia biasanya lebih biasa digunakan untuk lajur dan mempunyai julat aplikasi yang kurang meluas daripada kaedah semburan.

Penghunian Angkasa

Salutan kalis api yang digunakan dalam aplikasi semburan menduduki jumlah minimum, manakala bahan pengkapsulan seperti konkrit dan batu bata kalis api memakan ruang, mengurangkan kawasan yang boleh digunakan. Selain itu, bahan enkapsulasi jauh lebih berat.

Berdasarkan analisis di atas, kesimpulan berikut boleh dibuat:

1) Pemilihan langkah perlindungan kebakaran untuk struktur keluli mesti mempertimbangkan pelbagai faktor, termasuk jenis anggota, kesukaran pembinaan, keperluan kualiti, keperluan ketahanan, dan kecekapan ekonomi;

2) Membandingkan kaedah penggunaan semburan dan pengkapsulan, aplikasi semburan terutamanya menawarkan kelebihan dalam teknik pembinaan yang dipermudahkan dan perubahan minimum pada penampilan komponen selepas-aplikasi. Enkapsulasi terutamanya menawarkan kelebihan dalam kos yang lebih rendah, ketahanan api yang unggul dan ketahanan;

3) Setiap langkah perlindungan kebakaran mempunyai kekuatan dan batasan yang berbeza. Dalam aplikasi kejuruteraan, menggabungkan pelbagai langkah boleh memanfaatkan kelebihan masing-masing dan mengimbangi kekurangan. Melaksanakan langkah-langkah yang berbeza boleh mewujudkan pelbagai lapisan perlindungan kebakaran.