钢壳沉管隧道耐火极限标准与防火保护技术研究——以深中通道沉管隧道为例

为提高我国超大断面钢壳沉管隧道火灾防控水平,以深中通道海底沉管隧道为例,采用热力耦合模拟和材性试验等方法开展钢壳沉管隧道耐火极限标准研究,考虑到龙骨、拼缝等防火构造薄弱环节,进行管节结构和管节接头耐火试验,并提出相应的防火保护技术方案。主要结论如下:1)管节结构的耐火极限标准为火灾时,应将结构内侧钢壳最高温度控制在300℃以内;2)OMEGA橡胶管节接头的耐火极限标准为OMEGA橡胶超过70℃的时间小于2 h,超过100℃的时间小于1 h,且最高温度不得超过150℃;3)GINA橡胶管节接头的耐火极限标准为GINA橡胶超过100℃的时间小于1 h,且最高温度不得超过150℃;4)管节结构可采用35 mm单层防火板L型拼缝,对接面涂热膨胀胶;5)管节接头可采用35 mm防火板+50 mm陶瓷纤维毯双层防火保护体系,龙骨自由端取500 mm,拼缝处采用防火胶封堵。

波形钢腹板-钢底板组合箱梁耐火极限与设计

研究目的:近年来交通量的增加,由车辆碰撞或易燃物品运输车辆引起的桥梁火灾时有发生,不容忽视。为了解火灾下波形钢腹板-钢底板组合箱梁的火灾响应,采用ANSYS建立三维热-力耦合分析模型,分析火灾下组合箱梁温度场分布状态与抗弯承载力衰变规律,研究不同受火场景对组合箱梁耐火极限的影响,提出抗火设计方法。研究结论:(1)火灾下组合箱梁截面抗弯承载力呈三阶段发展;不同受火范围下跨中挠度随受火时间延长均呈两阶段发展;随着受火长度的增加,组合箱梁挠度增长幅度越大,受火初期受热弯曲效应作用越显著;(2)与抗力准则相比,采用挠度破坏准则判定组合箱梁的耐火极限较安全;(3)在组合箱梁底板增设不同类型的加劲肋形式,均可提高组合箱梁的耐火极限,当加劲肋材料用量相同时,与增设通长加劲肋相比,增设底板局部加劲肋对组合箱梁的耐火极限改善效果更好;(4)本研究成果可为波形钢腹板-钢底板组合箱梁的耐火极限理论分析与抗火设计提供参考。

Elastochem公司的喷涂聚氨酯硬泡提高了金属墙体结构耐火极限

加拿大的聚氨酯喷涂材料制造商Elastochem特种化学品公司宣布,他们的Insulthane Extreme喷涂泡沫保温材料在新型金属墙体结构中的耐火极限为45 min(加拿大)和1 h(加拿大和美国),是全球首批获得此项新认证的喷涂泡沫保温材料之一。传统上,这种类型的建筑可用于仓库、大型仓储式商店、工业和农业建筑等项目。这类工业空间可能靠近建筑红线,因此需要外墙具有耐火能力,而确保高防火等级意味着需要采用更昂贵、实施时间更长的替代解决方案。

风管耐火极限检测及验收标准

本文总结了风管耐火极限的主要做法,并梳理了风管耐火极限检测结果的适用范围。在此基础上结合现行标准对风管耐火极限的验收要求,提出了项目验收时风管耐火极限的判定原则,可供设计、施工及验收参考。

消防验收中防排烟风管耐火极限问题研究

防排烟风管作为建筑物内设置的一种烟气排放装置,可在火灾发生时有效地引导和排放烟气、有毒气体和热气,防止烟气扩散与积聚。而其耐火极限直接决定了烟气的输排效果和输排时间,对人员逃生和现场救援有着极大影响。基于防排烟风管系统的功能与耐火极限要求,结合当前消防验收中防排烟风管耐火极限测试方法及常见问题,提出针对性处理对策,旨在更好地完成防排烟风管耐火极限的验收工作,并提高建筑物防排烟风管耐火极限,为人员逃生和现场救援创造良好条件。

防排烟风管耐火极限要求及做法的研究

防排烟风管是我国防排烟体系的重要组成部分,同时也是火灾发生过程中重要的烟气输送通道。防排风烟管耐火极限对于火灾烟气的防排、输送的时间与效果发挥着决定性作用。防排烟风管耐火极限能够在一定程度上为消防安全提供坚实保障,有助于为被困人员提供更有利的逃生条件。因此,文章从防排烟风管系统的效能与耐火极限要求入手,对消防验收中防排烟风管耐火极限测试的常见问题以及耐火极限做法进行讨论。

高强钢管混凝土的耐火极限

为了研究均匀受火条件下高强钢管混凝土的耐火极限,选择了合适的材料本构关系,利用ABAQUS有限元软件建立了对应的温度场和耐火分析模型,分析了混凝土强度、钢材屈服强度、载荷比和外钢管壁厚对耐火性能的影响。结果表明:载荷比和混凝土强度是影响高强钢管混凝土耐火极限的主要参数;在同一载荷比的情况下,高强钢管混凝土的耐火极限随着外钢管屈服强度的增加而降低,随着混凝土强度的增加而升高,随着外钢管壁厚的增加而减小;相同载荷条件下,高强钢管混凝土的耐火极限明显高于普通钢管混凝土。

单/双线拱形、类矩形隧道火灾超380℃耐火极限范围研究

为选取单/双线拱形、椭圆类矩形3种代表性截面隧道,采用FDS数值模拟软件研究不同风速下隧道截面差异对隧道壁面超耐火极限范围影响。结果表明:环境风速下,各截面隧道混凝土壁面温度均超380℃耐火极限,单洞双线隧道混凝土壁面最高温度与超耐火极限范围均近似为单洞单线、椭圆类矩形隧道的1/2;机械通风可有效减小隧道混凝土壁面温度,单洞双线隧道混凝土壁面温度小于耐火极限温度380℃,单线单洞、椭圆类矩形隧道混凝土壁面温度超耐火极限长度范围分别减小至环境风速下1/3、2/5,椭圆类矩形隧道在机械通风下火灾发展趋势增强。

双层盾构隧道火灾超380℃耐火极限范围研究

隧道火灾高温会降低隧道结构的承载力和可靠性。为探讨双层盾构隧道结构的超耐火极限(超过380℃耐火极限),利用数值模拟方法,研究了与RABT标准升温曲线对应火源功率下,不同火源位置对顶烟道板、排烟道(疏散道)侧墙、顶烟道内盾构管片超耐火极限区域变化的影响,进而得到了隧道结构防火保护范围。结果表明:顶烟道板和排烟道(疏散道)侧墙的超耐火极限区域分布规律近似;火源距排烟道侧墙1 m(工况2)为最危险情况,需对隧道侧墙顶部往下1.75 m范围内进行防火保护;排烟口烧毁后,导致附近管片表面存在超耐火极限区域,需对隧道盾构管片结构在排烟口两侧各10 m进行防火保护。

关于防排烟风管耐火极限要求及做法的讨论

国家标准GB 51251—2017《建筑防烟排烟系统技术标准》对防排烟风管耐火极限提出要求,但未提出相关标准具体做法。通过对风管耐火极限标准、耐火极限判定依据、现行风管耐火极限具体做法及争议做法等方面的论述和分析,以期为设计提供参考。

建筑防排烟风管耐火极限在消防验收中的问题探析

防排烟风管是火灾中烟气输排的主要通道,其耐火极限决定了烟气的输排效果和输排时间,为人员逃生和救援创造了条件,赢得宝贵的救援时间。目前采用行业中的几种主要施工做法后,各地普遍存在整体风管不能满足部分耐火极限等一些共性现状问题,给工程参建各方和验收部门带来较大困扰。文章从几种主要的施工做法应用特点进行分析,并结合多地主管部门出台的一些政策措施,阐述当前排烟风管耐火极限在消防验收中的问题处理思路,以期为相关人士和主管部门提供参考。

变电站穿墙套管防火隔墙板设计与耐火极限研究

为解决变电站穿墙套管部位的防火问题,以变电站10 kV穿墙套管为例,根据电压、墙体的设计厚度、最小安全净距的要求,提出了两套穿墙套管、防火隔墙板的构造设计和施工方案方案。通过ABAQUS软件对不同方案下的穿墙套管和防火隔墙板的耐火极限进行了计算分析,并对两种防火隔墙板的特点进行了比较。数据表明,方案1以岩棉板为保温隔热防火层,采取“外侧14 mm水泥纤维板+中间53.5 mm厚岩棉板+中间50 mm×50 mm×5 mm的方钢管(方钢管安装穿墙套管)+中间53.5 mm厚岩棉板+内侧14 mm厚水泥纤维板”的构造设计,可满足3 h耐火极限,在ISO标准火灾作用3 h下,隔墙板背火面平均升温仅为20℃~27.4℃,中部方钢管的温度为530℃~550℃,能够保证穿墙套管的安全而不至于脱落。方案2采用SiO2气凝胶为保温隔热防火层进行了计算分析,模拟测试结果显示其厚度须≥70 mm,防火隔墙板采用“外侧14 mm水泥纤维板+中间70mm厚+内侧10 mm厚钢板(钢板安装穿墙套管)”的构造设计,满足3 h耐火极限后,背火面平均温升仅为104.8℃,安装穿墙套管的钢板在3 h火灾作用下不会发生软化变形。总之,两套方案均可为同类工程项目提供有意义的参考,且SiO2气凝胶保温板隔墙板为新型绿色建材,有效降低了墙体厚度、减轻墙体重量,可推广应用至配电室装配式墙体。

防排烟系统风管满足耐火极限要求的施工做法

本文结合国家相关规范标准,对防排烟系统仅采用镀锌钢板、非金属复合材料、镀锌钢板外包离心玻璃棉或岩棉、镀锌钢板外涂防火涂料的4种常见争议做法,通过试验分析、理论推论和现场实际相结合的方式明确争议,并简要介绍了风管采用岩棉+防火板包裹、风管外包高温玻璃棉和采用成品复合耐火风管3种常见无争议的施工做法,为工程施工提供了借鉴参考。

建筑用轻质隔墙系统的耐火极限试验研究

文中依据国家标准GB/T9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求》对两组不同设计规格的轻质防火隔墙系统进行耐火极限对比试验。其耐火极限分别可达到45 min和86 min,可代表该类产品的整体耐火性能。其中,轻质隔墙系统板块连接处为耐火功能薄弱环节,试验过程中释放的烟气和火焰对轻质隔墙系统的耐火完整性影响较大。同时,通过增加中空填充材料岩棉板的厚度以及使用密度更大的岩棉板的方法可以有效地提高轻质隔墙系统的耐火性能。

型钢活性粉末混凝土柱耐火极限数值分析

为研究型钢活性粉末混凝土(steel-reinforced reactive powder concrete,SRRPC)柱的耐火性能,采用有限元分析软件Abaqus对不同截面尺寸、偏心距、配箍率、轴压比的SRRPC柱进行数值模拟分析,探究其在温度分布、轴向位移和耐火极限等方面的变化规律。结果表明:在高温作用下,SRRPC柱温度场呈辐射状分布;构件的轴向位移前期增长缓慢,后期增长速度加快;随着截面尺寸和配箍率的增大,构件耐火极限增加,随着偏心距和轴压比的增大,构件耐火极限降低,且截面尺寸、偏心距和轴压比对耐火极限的影响明显大于配箍率。基于参数分析结果,通过回归分析给出SRRPC柱的耐火极限公式,为SRRPC结构的工程应用提供参考。

钢管混凝土柱耐火极限和防火设计实用方法研究

在对钢管混凝土柱耐火极限试验研究和理论分析结果的基础上 ,分析了组成钢管 (高强 )混凝土的材料强度、截面含钢率、截面直径、构件长细比和荷载偏心率等参数对ISO 83 4标准火灾作用下 ,柱构件承载力的影响 ,提出了承载力和防火保护层厚度实用计算方法。最后 ,简要介绍了深圳赛格广场大厦和杭州瑞丰、商业大厦钢管混凝土柱防火保护设计方法 。

木材-T型钢填板螺栓连接节点耐火极限试验

为了研究不同持荷水平和不同表面处理措施对木结构节点耐火极限的影响,进行了木材-T型钢填板螺栓连接节点试验.结果表明,木材-T型钢填板螺栓连接节点试件的最终破坏形式为木材在螺栓孔处撕裂,卸载后除梁顶螺栓处有较大纵向裂缝,其余裂缝基本闭合.与持荷水平为10%的试件相比,持荷水平为20%和30%的试件耐火极限分别降低了17.1%和52.1%,持荷水平越高,对耐火极限降低的相对影响越大.表面采用防火涂料处理后,持荷水平为30%的试件耐火极限提高约85%.试件同一横截面、相同埋置深度处同材质材料的温度是相同的,但钢材温度高于木材.

胶合木结构螺栓连接耐火极限的试验

通过对胶合木构件螺栓连接的火灾试验,研究连接的侧材厚度、螺栓直径、螺栓数、端距、荷载水平、施加保护等参数对连接耐火极限的影响。结果表明:螺栓的直径和间距对耐火极限影响不大,而增加侧材厚度、降低荷载水平、增加连接端距能提高其耐火极限;需要对连接施加有效的保护才能达到规定的耐火极限。

爆炸与火荷载联合作用下RC梁耐火极限的数值分析

偶然性爆炸荷载通常会引起建筑结构或构件的破坏和损伤.为了揭示这种损伤对钢筋混凝土(RC)梁抗火灾高温能力的影响机理和规律,本文以分层Timoshenko梁非线性动力有限元方法为基础,在已有的钢筋和混凝土应变速率型弹黏塑性材料本构模型基础上,进一步考虑了温度效应,建立了能够分析爆炸荷载作用后RC梁抗火特性的有限元分析方法,编制了有限元计算程序.采用该程序系统地分析了爆炸荷载对普通RC梁在标准火灾升温过程中耐火极限的影响规律.分析结果表明,爆炸荷载损伤会明显降低RC梁的耐火能力,且梁长度越长,影响越显著.

带保护层方钢管混凝土柱耐火极限的试验研究

通过对３个方钢管混凝土柱按１９１８３４和ＧＢ９９７８－８８规定的标准升温曲线升温作用下耐火极限的试验，研究带保护层情况下方钢管混凝土柱的耐火性能和耐火极限。试验研究结果表明，火灾下方钢管混凝土柱的性能和圆钢管混凝土柱类似。由于钢管和混凝土的共同工作，且核心混凝土具有较好的吸热性能，从而使方钢管混凝土柱具有较好的耐火性能，在柱子外围只需进行适当的防火涂料保护，即可达到《ＧＢ５００４５－９５高层民用建筑设计防火规范》对柱结构所要求的耐火极限。分析结果还表明，钢结构柱防火保护层厚度的确定方法，不适合于方钢管混凝土柱。研究成果可为有关方钢管混凝土工程防火设计提供参考。