钢结构建筑存在问题及防火保护措施_安全管理网
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钢结构建筑存在问题及防火保护措施
作者：安全管理网　来源：安全管理网　点击：
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　　钢结构作为现代建筑的一种主要形式，具有强度高、自重轻、抗震性能好、施工周期短、建筑工业化程度高、空间利用率大等优点，为建筑的优化设计提供了相当大的空间，为企业节省了大量的投资，赢得了更多的利益。因此，近年来，钢结构建筑在业内得到了广泛的应用。然而，钢结构建筑耐火性能差的特点也非常明显，笔者根据当前钢结构使用广泛的实际，分析了钢结构建筑在火灾防范中存在的缺陷，提出了钢结构建筑中一些防火措施，作为钢结构建筑防火设计和重大火灾隐患整改参考。
　　2、钢结构的运用现状
　　近年来，随着经济的快速发展带来了建筑业的空前繁荣，一些大跨度、超高层建筑应运而生。建筑物中运用钢结构种类越来越多，厂房、桥梁、住宅、工厂、仓库、体育馆、展览馆、超市等建筑也越来越广泛运用轻钢结构。人类文化生活的不断提高，对高层、大跨度建筑的要求也就越来越高，钢结构本身具备自重轻，强度高，施工快等独特优点，因此对高层、大跨度，尤其是超高层、超大跨度，采用钢结构是非常理想的的选择。目前世界上最高、最大的建筑一般都是采用钢结构，而历届奥运会的场馆也多采用钢结构，如：世界第三高度420米的上海金茂大厦，具有国际领先水平的深圳赛格大厦72层、高度291米全部采用钢管混凝土柱，采用国产钢材、国内设计、施工的大连世贸中心，跨度216米的公路铁路两用低塔斜拉桥——芜湖长江大桥，上海宝钢大型轧钢厂房等。随着钢结构的发展，我国低层、多层及轻钢结构运用越来越广泛，高层及超高层和大跨度钢结构也有了较大发展。
　　3、钢结构建筑存在的消防安全问题。
　　钢结构建筑的梁、柱、屋架是建筑的骨架，它的安全性直接关系到整幢建筑的安全，它们大都采用钢材。与其存在的优点相比较，钢结构也存在其自身缺点，钢结构建筑耐火极限低，保温隔热性能差，容易腐蚀等。国内外钢结构建筑物的火灾案例都证明，发生火灾后20分钟以内钢结构建筑物就会被烧垮，变成一片废墟。1973年5月天津市体育馆火灾，1969年12月上海文化广场火灾，1972年8月北京二七机车车辆厂纤维板车间火灾，都曝露了钢结构耐火性能差的致命弱点。特别是美国“9.11”事件后，钢结构的一大致命缺陷即抗高温软化能力差的问题引起人们的普遍关注。
　　3.1 钢结构的耐火等级较差
　　钢的内部晶体组织对温度非常敏感，温度的升高或者降低都会使钢材性能发生变化。总的趋势是随着温度的升高，钢材强度降低，变形增大。根据钢构件耐火实验得到钢构件的耐火极限为：
　　　　t=0.54(Ts-50)(F/V)-0.6
　　式中：t—耐火极限，min（分钟）；
　　　　　Ts—钢构件温度，℃（摄氏度）；
　　　　　F/V—构件的截面系数，等于单位长度构件的受火面积与其体积的比值，m-1。
　　耐火极限是指对任一建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火实验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间。因此，常用钢结构构件的耐火极限只有15min—30min。我国20世纪90年代初对裸露钢梁的耐火极限进行了验证，确认I36b、I40b标准工字钢梁的耐火极限分别为15min、16min。
　　《建筑设计防火规范》GB中，将建筑物的耐火等级划分为四级，划分的依据是组成建筑物的构件的燃烧性能和构件最低的耐火极限。未经防火保护的钢结构建筑物的耐火等级仅为四级，不能满足火灾情况下对建筑防火的要求。钢结构适用的体育馆、剧院等重要公共建筑，规范要求应达到一、二级耐火等级；高层建筑，规范要求应为一、二级耐火等级；而丙类的工业厂房，规范要求最低的耐火等级为三级。所以，钢结构建筑物必须对钢结构进行必要的防火保护，克服其材料实际应用中耐火性能的不足，达到规范对相应使用性质和建筑规模建筑物的耐火等级要求。
　　3.2 钢结构遇高温易变形，造成建筑物倒塌
　　钢是含碳量小于2%的铁碳合金，碳大于2%时则为铸铁，制造钢结构所用的材料由碳素结构钢中的低碳钢及低合金钢，碳素结构钢由纯铁、碳及杂质元素组成，低合金结构钢中，除上述元素外还加入合金元素，后者总量通常不超过3%。碳是形成钢材强度的主要成分，碳含量提高，则钢材强度提高，但同时钢材的塑性、韧性、冷弯性能、可焊性及抗锈蚀能力下降。含碳量小于0.25%的为低碳钢，钢结构用钢的碳含量一般不大于0.22%，钢材虽然是不燃烧体，但就其自身耐火性能来讲，远低于砖石和钢筋混凝土，钢结构建筑具有耐火性能差这个致命弱点，在未进行防火保护的情况下，火灾时，其强度会迅速下降，约在150℃以内钢材性能没有很大的变化，在430℃—540℃之间则强度急剧下降，600℃时强度很低不能承担荷载。另外，250℃附近出现兰脆现象，约260℃—320℃时有徐变现象。在自身温度达到540℃左右时，钢材的屈服应力仅有常温屈服应力值的40%，使承载能力急剧下降，钢结构不可避免地发生变形，造成钢结构建筑物一部分或全部垮塌毁坏。一般火场温度达到800℃—1000℃，在这样高的温度下，裸露的钢结构会很快出现塑性变形，产生局部破坏，造成钢结构建筑整体倒塌。
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一星助理工程师, 积分 57, 距离下一级还需 43 积分
荷载规范2012版本的不知道大家看过没有。
今天仔细看的时候，发现增加不少内容，尤其是温度作用方面。另外发现5.3.1增加了屋顶运动场地活荷载值为3.0kN/m2，但是条文说明5.3里面说“参照体育馆的运动场，屋顶运动场地的活荷载值为4.0kN/m2”，然后看了下条目5.1.1里运动场和健身房的活荷载值均为4.0kN/m2。不知道是不是编者的疏忽。
如果增加屋顶运动场地，应该是要按4.0来算吧，个人认为5.3.1条目的表格部分印刷错误。
技术员, 积分 29, 距离下一级还需 21 积分
这都被你发现了啊，你还真不赖啊！！！
一星工程师, 积分 553, 距离下一级还需 97 积分
土木币1100
回复有关建筑结构荷载规范2012版本里的错误 主贴 的帖子
这个屋顶运动场地活荷载值取3.0没有问题，金新阳的讲座提到过，运动场地和运动场是俩个概念。
<p id="rate_715" onmouseover="showTip(this)" tip="淡定&土木币 + 2
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五星工程师, 积分 1833, 距离下一级还需 667 积分
回复有关建筑结构荷载规范2012版本里的错误 板凳 的帖子
条文说明有问题啊
五星工程师, 积分 1474, 距离下一级还需 1026 积分
土木币9237
应该是4.0，正文中应该是印刷有误，现在的规范是在是让人不知咋弄，刚一出来就是错误。
二星助理工程师, 积分 146, 距离下一级还需 4 积分
屋顶运动场地活荷载值应该是4.0
规范管理组宣贯时讲的的4.00，参见
技术员, 积分 40, 距离下一级还需 10 积分
楼主很仔细
楼主很仔细 啊
五星助理工程师, 积分 419, 距离下一级还需 81 积分
《建筑结构荷载规范》管理组 PPT上面写是的4.0
他们的联系方式：
二星助理工程师, 积分 142, 距离下一级还需 8 积分
看的真仔细！
五星工程师, 积分 1696, 距离下一级还需 804 积分
土木币3514
8-1(商易宝)
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建筑结构试验与检测问题整理12
1．土木工程结构试验分哪几类？各类试验的目的是什；A根据试验目的，可以分为研究性试验和检验性试验；研究性试验具有研究、探索和开发的性质；检验性试验对象一般是真实的结构或构件，其目的是通；B根据试验的荷载性质，可分为静力试验和动力试验两；静力试验是结构试验中最常见的试验；研究动荷载的特性、结构的动力特性以及结构在不同性；实体试验的试验对象一般是实际结构或构件；
1．土木工程结构试验分哪几类？各类试验的目的是什么？A根据试验目的，可以分为研究性试验和检验性试验。研究性试验具有研究、探索和开发的性质。其目的在于验证结构设计的某一理论，或验证各种科学的判断、推理、假设及概念的正确性，或者是为了创造某种新型结构体系及其计算理论，而系统地进行的试验研究。检验性试验对象一般是真实的结构或构件，其目的是通过试验来检验结构构件是否符合结构设计规范及施工验收规范的要求，并对检验结果作出技术结论。B根据试验的荷载性质，可分为静力试验和动力试验两大类。静力试验是结构试验中最常见的试验。所谓“静力”一般是指试验过程中，结构本身运动的加速度效应（惯性力效应）可以忽略不计。根据试验性质的不同，静力试验可分为单调静力荷载试验，拟静力试验和拟动力试验。研究动荷载的特性、结构的动力特性以及结构在不同性质动荷载作用下的动力反应试验，如研究铁路或公路桥梁的振动特性、工业厂房中的吊车梁的疲劳强度与疲劳寿命、大跨结构和高耸结构在风荷载作用下的动力问题。结构动力试验主要包括动荷载特性试验、结构的动力特性试验、结构动力反应试验、模拟地震振动台试验、风洞试验和结构疲劳试验等。 C根据试验对象的不同，可以分为实体试验和模型试验。实体试验的试验对象一般是实际结构或构件。模型是仿照原型（真实结构）并按照一定比例关系复制而成的试验代表物，它具有实际结构的全部或部分特征。模型的设计制作及试验是根据相似理论，用适当的比例和相似材料制成与实际结构几何相似的试验对象，在模型上施加相似力系（或称比例荷载），使模型受力后重演原型结构的实际工况，最后按照相似理论由模型试验结果推算实际结构的性能。 D结构试验按试验场合分为试验室试验和现场试验。实验室试验是指在有专门设备的实验室内进行的试验。现场试验是指在生产和施工现场进行的试验。E根据结构或构件破坏与否，可以分为非破坏试验和破坏性试验。非破坏试验有使用性能检验和承载力检验。破坏性试验的目的是为了掌握试验结构或构件由弹性阶段进入塑性阶段甚至破坏阶段时的结构性能、破坏形态等试验资料，常用于确定结构或模型的实际承载力。F按荷载作用时间的长短，结构静力试验又可分为短期荷载试验和长期荷载试验。在进行结构试验时限于试验条件、时间和基于解决问题的步骤，一般情况下，都是采用短期荷载试验，即荷载从零开始施加到结构破坏或到某阶段进行卸荷，时间总和只有几十分钟、几小时或者几天。对于研究结构在长期荷载作用下的性能，如混凝土结构的徐变，预应力结构中钢筋的松弛，混凝土受弯构件的裂缝开展与刚度退化等，就必须要进行静力荷载作用下的长期试验。 2如何确定研究性试验的试验荷载？加载装置的设计应符合哪些要求？ A对于混凝土结构，试验荷载值确定时一般应考虑下列情况：1）对结构构件的刚度、裂缝宽度进行试验时，应确定正常使用极限状态的试验荷载值；2）对结构构件的抗裂性进行试验时，应确定开裂试验荷载值；3）对结构构件进行承载能力试验时，应确定极限承载能力试验荷载值；4）按荷载作用时间的不同，正常使用极限状态的试验荷载值可分为短期试验荷载值和长期试验荷载值。由于大部分试验是在短时间内进行，故应按规范要求，考虑长期效应组合影响进行修正。在进行结构动力试验时，试验荷载值确定还应考虑动力荷载的动力系数。B为保证试验工作的正常进行，试验装置必须进行专门设计。具体要求如下：1）试验装置应有足够刚度。在最大试验荷载作用下，应有足够承载力（包括疲劳强度）和稳定性；2）试验结构构件的跨度、支承方式、支撑等条件和受力状态应符合设计计算简图，且在整个试验过程中保持不变；3）试验装置要满足构件的边界条件和受力变形的真实状态，且不应分担试验结构构件承受的试验荷载，且不应阻碍结构构件变形的自由发展；4）应满足试件就位支承、荷载设备安装、试验荷载传递和试验过程的正常工作要求3、量测仪器通常由哪几部分组成？量测技术包括哪些内容？A感受、放大和显示记录三个的基本部分。B应变量测 力值量测 温度量测 位移量测 裂缝量测 震动参数量测（偏位测定法和零位测定法两种量测方法）4.量测仪器的主要技术性能指标有哪些？1.量程
7.线性范围
8.频响特性9.相移特性5.百分表、千分表的基本用途和扩展用途有哪些？基本用途：测位移和挠度扩展用途：可以改装用于测应变6.电阻应变计的主要技术指标有哪些？1.标距L
3.灵敏系数K7.简述电阻应变计的工作原理。dR?K0?
（3.2.6） R式中
K0－电阻应变计的单丝灵敏系数，对确定的金属或合金而言为常数。式3.2.6说明电阻丝感受的应变和它的电阻相对变化成线性关系，当金属电阻丝用胶贴在构件上与构件共同变形时，可由式3.2.6测得试件的应变。 8裂缝测量主要有哪几个项目？裂缝宽度如何测量？项目：1.肉眼观察
2.贴应变片
3.涂导电漆膜
4.超声波检测；测量：1.读显微镜
2.裂缝读数卡9.力的测定方法有哪些？机械式力传感器、电阻应变式力传感器、振动弦式传感器、10.简述数据采集系统的组成及数据采集过程。由三个部分组成：传感器部分、数据采集仪部分和计算机（控制器）部分。1.用传感器感受各种物理量，并把它们转换成电信号；2.通过A/D转换，模拟量的数据转变成数值量的数据；3.数据的记录，打印输出或存入磁盘文件。11液压加载系统有哪几部分组成？电液伺服加载的关键技术及其优点是什么？液压加载系统通常是由油泵、油管系统、千斤顶、加载控制台、加载架和试验台座等组成电液伺服加载系统主要采用了电液伺服阀进行闭环控制。电液伺服技术可以较为精确地模拟试件所受的实际外力，产生真实的试验状态，它可以将荷载、应变、位移等不同力学参量直接作为控制参数，实行自动控制，并在试验过程中进行控制参量的转换。可获得高精度的加载机位移控制。12电液伺服加载系统的工作原理是什么？与普通液压加载有何区别？电液伺服加载系统主要采用了电液伺服阀进行闭环控制。所谓电液伺服闭环控制，就是以电参量（通常是指控制器发出的电压信号，其波形、频率和幅度的设定值由要求的荷载值和位移量来确定）通过伺服阀去控制高压油的流量，推动液压作动器执行元件（千斤顶的活塞）对试件施加荷载。另一方面，传感器检测出的加载试件的某一力学参量（位移、荷载、应变），经传感器转换后以电参量的方式作为反馈信号在比较器中随时与设定的控制电参量进行比较，得出的差值信号经调整放大后控制电液伺服阀再推动液压作动器执行元件，使其向消除差值的方向动作。将执行元件动作的效果由传感器检测，并作为反馈信号送入比较器，从而形成闭环回路。区别：由于电液伺服技术可以较为精确地模拟试件所受的实际外力，产生真实的试验状态，所以迅速地被应用在结构试验加载系统及地震模拟振动台上，用以模拟各种振动荷载。它可以将荷载、应变、位移等不同力学参量直接作为控制参数，实行自动控制，并在试验过程中进行控制参量的转换。13试验支座和支墩各有什么作用？对其有何要求？结构试验中的支座与支墩是试验装置中模拟结构受力和边界条件的重要组成部分，是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备。对于不同的结构形式和不同的试验要求，可使用不同的支座和支墩。对铰支座的基本要求如下：（1）保证试件在支座处能自由转动；（2）保证试件在支座处力的传递；（3）构件支座处铰的上下垫板要有一定刚度；（4）支座与地基有足够的刚度和强度。支墩本身的强度必须进行计算，以保证试验时不致发生过度变形。当试验需要使用两个以上的支墩时，为了防止支墩不均匀沉降及避免试验结构产生附加应力而破坏，要求各支墩应具有相同的刚度。支墩上部应该有足够大的平整支撑面，最好在顶部铺板，支撑面积要按地耐力复核。14建筑结构静力试验的目的和意义是什么？静力荷载试验的目的是通过对试验结构或构件直接施加荷载作用，采集试验数据，认识并掌握结构的力学性能。15什么是单调静力荷载试验？简述单调静力荷载试验的加载程序。单调静力荷载试验是指试验荷载逐渐单调增加到结构破坏或预定的状态目标，研究结构受力性能的试验。试验加载程序是指试验进行期间荷载与时间的关系。加载程序可以有多种，应根据试验对象的类型及试验目的与要求不同进行选择，一般结构静载试验的加载程序分为预载、正常使用荷载、极限荷载三个阶段，每个阶段应分若干级加载。试验采用分级加载制度，先分级加载到试验大纲规定的试验荷载值，满载状态停留一段时间，量测变形的发展，然后分级卸载。空载状态停留一段时间，再分级加载至破坏。第二段加载程序为主要试验程序，即正式试验是从零开始，分级加载直到破坏。16．静力试验正式加载前，为什么需要对结构进行预载试验？预载时应注意什么问题？预载的目的在于：①使试件各部分接触良好，进入正常工作状态，荷载与变形关系趋于稳定；②检验全部试验装置的可靠性；③检验全部量测仪表工作正常与否；④检查现场组织工作和人员的工作情况，起演习作用。预载一般分三级进行，每级取正常使用荷载的20％。然后分级卸载，2～3级卸完。每加(卸)一级荷载，停歇10min。对于开裂较早的混凝土结构，预加荷载不宜超过计算开裂荷载的70％(含自重)，以保证在正式试验时能得到开裂荷载。17简述低周反复荷载试验的加载装置。拟静力试验（低周反复试验）加载装置多采用反力墙或专用抗侧力构架组成的低周反复荷载试验装置。加载设备主要有推拉千斤顶或电液伺服作动器等。加载设备和试验装置应根据容许结构或构件产生的荷载效应和变形条件来控制。18简述拟动力试验的基本原理和试验步骤。其基本原理是用计算机直接参与试验的执行和控制，包括利用计算机按地震实际反应计算得到的位移时程曲线驱动和控制电液伺服加载器（又称作动器）对结构施加荷载。1）在计算机系统中输入地震加速度时程曲线，并按一定的时间间隔数字化；2）把n时刻的地震加速度值代入运动方程，解出n时刻的地震反应位移值3）由计算机控制电液伺服加载系统，将4）量测此时试验结构的反力时刻的位移Xn； Xn施加到结构上，实现这一步的地震反应； Fn，并代入运动方程，按地震反应过程的加速度进行n?1Xn?1的计算，量测试验结构反力Fn?1；Xn?2和结构反力Fn?2，5）重复上述步骤，按输入n?1时刻的地震加速度值，求解位移连续进行加载试验，直到试验结束。19对结构或构件进行内力和变形测量时，对测点的选择和布置有哪些要求？用仪器对结构或构件进行内力、变形等参数的量测时，测点的选择与布置应满足以下原则：1）在满足试验目的的前提下，应使重点观测项目突出，测点宜少不宜多。2）测点的位置必须有代表性，以便能测取最关键的数据；3）测点的布置应有利于试验时操作和测读；4）应布置一定数量的校核性测点，以便校核量测数据的准确性，这是因为在试验过程中部分测量仪器可能会工作不正常或发生故障，以及很多偶然因素影响量测数据的可靠性。 20简述拟静力、拟动力和动力试验的区别拟静力试验也称为伪静力试验，或低周反复荷载试验，属于工程结构抗震试验。其基本原理是用低周往复循环加载的方法对结构构件进行静力试验，试验中控制结构的变形值或荷载量，使结构构件在正反两个方向反复加载和卸载，用以模拟结构在地震作用下的受力过程。这种试验加载方法其目的是用静力方法研究地震作用下构件的受力和变形性能。拟动力试验又称联机试验，是将地震实际反应所产生的惯性力作为荷载加在试验结构上，使结构所产生的非线性力学特征与结构在实际地震动作用下所经历的真实过程完全一致。但是，这种试验是用静力方式进行的而不是在振动过程中完成的，故称拟动力试验。拟动力试验的目的是真实对模拟地震对结构的作用，其基本原理是用计算机直接参与试验的执行和控制。动力试验与静力试验相比，具有一些特殊的规律性。首先，引起结构振动的动荷载是随时间而改变的；其次，结构在动荷载作用下的反应与结构本身动力特性有密切关系。动荷载所产生的动力效应，有时远远大于其相应的静力效应，可能使结构遭受严重破坏。拟动力试验是将地震实际反应所产生的惯性力作为荷载加在试验结构上，使之产生反应位移，与拟静力试验相比，拟静力试验可以最大限度的获得试件的承载力、刚度、变形和耗能等信息，但不能模拟结构在实际地震作用下的地震反应。而拟动力试验方法不但吸收了拟静力周期性加载试验和地震模拟振动台试验这两种方法对优点，而且吸收了结构理论分析和计算的优点，可以模拟大型复杂结构的地震反应。21结构的动力试验包括哪些内容？包含各类专业文献、各类资格考试、幼儿教育、小学教育、中学教育、高等教育、建筑结构试验与检测问题整理12等内容。　
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