鉄骨構造物の防火対策

1. 鋼構造物の耐火限界と耐火性

高い強度と延性の利点により、鋼構造は軽量、良好な耐震性能、および大きな支持力という特徴を備えています。一方、鉄骨造は現場で加工でき、工期が短く、材料のリサイクルが可能なため、国内外を問わず広く使用されています。

しかし、鉄骨造は耐火性に劣るというアキレス腱を持っています。火災時に鉄骨造の強度と剛性を長期間維持し、人の生命と財産の安全を確保するために、建築物ではさまざまな防火対策が講じられています。さまざまな防火原則に応じて、防火対策は耐熱法と水冷法に分けられます。耐熱法はスプレー法とカプセル化法（中空カプセル化と固体カプセル化法）に分けられます。水冷法は本稿では、各種防火対策について詳しく紹介し、そのメリット・デメリットを比較していきます。耐火性と耐火性
鋼構造物の耐火限界とは、標準耐火試験中に部材の安定性または完全性、および断熱耐火性が失われる時間を指します。

鋼自体は発火しませんが、鋼の材料特性は温度に大きく影響されますが、250℃では鋼の衝撃靱性が低下し、300℃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、荷重条件は変化せず、鋼構造物が静的平衡安定性を失う臨界温度は約500℃ですが、一般的な火災温度は800〜1000℃に達します。その結果、鋼構造物は高温下で急速に塑性変形を示します。火災温度が上昇し、局所的な破壊が発生し、最終的には鉄骨構造全体の破壊につながります。鉄骨構造の建物では、建物が十分な耐火限界を有するように防火対策を講じる必要があります。鉄骨構造が最高温度まで加熱しないようにしてください。火災時に臨界温度を急速に上昇させ、建物の過度の変形や倒壊を防ぎ、消火活動や人員の安全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軽減します。

2. 鋼構造物の防火対策

原則に従った鋼構造物の防火対策は、耐熱方式と水冷方式の2つに分類されます。これらの対策の目的は一貫しています。コンポーネントの温度が臨界温度を超えて上昇しないようにすることです。違いは、耐熱方式は部品に熱が伝わらないのに対し、水冷方式は部品に熱が伝わり、目的に応じて熱を逃がすことができる点です。

2.1 抵抗熱

耐火塗装は塗料の耐熱性や耐熱性に応じて耐火工法と塗装工法と塗装により防火塗装を構築する吹付け工法と保護するスプレー塗装工法に分けられます。コーティング法とソリッドコーティング法

2.1.1 噴霧方法

一般的に、鋼の表面に耐火塗料コーティングまたはスプレーを使用し、耐火物絶縁保護層を形成し、鋼構造の耐火性を向上させます。この方法は非常に軽量の耐火物であり、長期間使用できるため、鋼部品の形状に制限はありません。経済性が優れています。鉄骨構造用難燃塗料の種類はさらに多く、大きく2つのカテゴリーに分けられます。1つは薄膜タイプの難燃塗料（Bタイプ）、つまり鋼構造用拡張耐火材料です。もう1つは厚膜タイプです。コーティング (H) クラス B クラスの難燃性コーティング、コーティングの厚さは一般に 2 ～ 7 mm で、有機樹脂用に作られ、高温膨張時に耐火限界の厚さを厚くし、0.5 ～ 1.5 H の薄い薄い軽量のコーティングされた鋼構造です。耐火塗装耐火塗装耐振性良好屋内裸鋼構造軽屋根鉄骨造、耐火限界が1.5H以下の場合は、スクブルH型鋼構造耐火塗装耐火塗装塗装厚さ8～50mmが粒状面が一般的無機断熱材の主成分、低密度のより小さい熱伝導率耐火限度は0.5〜3.0時間の厚さの塗装された鋼構造の難燃性コーティングは一般的に燃えません耐老化性耐久性と信頼性の高い屋内隠蔽鋼構造全鋼構造とマルチ鋼構造- 階建ての工場の建物は、1.5 時間で耐火限度を超える場合、厚塗り鋼構造の難燃性塗装を選択する必要があります。

2.1.2 塗装方法

1）中空コーティング方法：一般に、鋼部材の外側の端に沿って防火ボードまたはレンガを使用し、鋼構造物をまとめた国内の石油化学産業の鉄骨構造ワークショップは、ほとんどの場合、鉄骨構造のレンガ巻き鋼部材を敷設する方法を採用しています。保護工法は強度が高く、耐衝撃性に優れるという利点があるが、欠点はスペースをとることである。構造が大きくなり、繊維強化セメント石膏ボードなどの耐火物ライトプレートのトラブルが多くなる。防火用の単層スラブによる大型鋼部品のボックスパッケージのカバー工法である。表面の平坦化を装飾するための低コストの損失は、環境汚染がなく、耐老化性などの利点があり、促進の良い見通しを持っています。2）固体コーティング工法：一般的にコンクリートを流し込み、鋼材部材を包み込み、世界金融センター上海浦東鉄骨柱などの完全に密閉された鉄骨構造片を注入することによって、その利点は、高強度、耐衝撃性の方法であることですが、短所は、スペースをとるコンクリートカバーが大きい施工が面倒、特に鉄骨梁や傾斜筋交い

2.2 水冷方式

水冷方式には注水冷却方式と注水冷却方式があります。

2.2.1 水シャワー冷却方式

噴霧冷却工法は、鋼構造物の上部に自動または手動の噴霧装置を配置し、火災発生時に噴霧装置を起動して鋼構造物の表面に連続的な水膜を形成する方式です。炎が鉄骨構造の表面に広がると、水の蒸発によって熱が奪われ、鉄骨構造が限界温度に達するのが遅れます。同済大学土木工学院の建物では水シャワー冷却方式が使用されています。

2.2.2 水封冷却方式

水封冷却方式は、中空の鋼材内部に水を充填する冷却方式です。鋼構造物内に水を循環させることにより、鋼材自体が吸収した熱を吸収します。これにより、鋼構造物は火災の際に低温を保ち、熱が伝わりません。過度の温度上昇により支持能力が失われます。錆びや凍結を防ぐために、防錆剤と不凍液を加えるために水が使用されます。ピッツバーグにある 64 階建ての US Steel Company ビルの鉄骨柱は水冷されています。

3. 防火対策の比較

耐熱工法は、耐熱材を介して構造部材への熱伝導速度を遅くすることができます。一般に、断熱工法は経済的かつ実用的であり、実際のプロジェクトで広く使用されています。水冷工法は、熱に対する効果的な保護手段です。しかし、構造設計上の特殊な要件と高コストのため、工学分野ではあまり普及していません。

鋼構造物の防火には耐熱工法が広く用いられていますが、ここでは耐熱対策におけるスプレー工法と被覆工法のメリット・デメリットを中心に比較していきます。

3.1 耐火性

耐火性の点では、被覆工法の方が吹付け工法よりも優れており、コンクリートや耐火レンガなどの外装材の耐火性は一般の耐火塗装よりも優れています。また、新防火ボードの耐火性能も防火塗装よりも優れています。その耐火限界は、同じ厚さの鉄骨構造の防火材料よりも明らかに高く、防火コーティングの膨張よりも高くなります。

3.2 耐久性

コンクリートなどの外装材の耐久性は優れているため、経年劣化しにくいです。しかし、耐久性は常に鉄骨構造の難燃性コーティングでは解決できません。屋外または屋内で使用される場合でも、有機材料は耐久性に優れています。薄いおよび極薄の耐火塗膜の成分が分解、劣化、経年劣化などの問題を引き起こし、塗膜の剥離や防火性能の低下を引き起こす可能性があります。

3.3 建設

鉄骨造防火の吹き付け方法は簡単で、複雑な工具を必要とせずに使用できます。しかし、吹き付け耐火コーティング施工の品質管理は不十分で、基材の錆び、耐火コーティングのコーティングの厚さ、建設環境の湿度を制御するのは簡単ではありません。 ;被覆工法の施工は、特に傾斜ブレースや鉄骨梁など複雑ですが、施工は制御可能で品質の保証が容易です。被覆材の厚さを正確に変えることで耐火限界を制御できます。

3.4 環境保護

スプレー法は建設中に環境を汚染し、特に高温の作用下では有害なガスが揮発する可能性があります。建設中、通常の使用環境、高温の火災では有毒物質の放出がなく、環境保護と火災時の人の安全に有益です。。

3.5 エコノミー

吹き付け工法は簡単で工期が短く、施工費も安くなります。しかし、耐火塗装は価格が高く、経年劣化などの欠点があるためメンテナンス費用も高くなります。ラッピング工法は工費が高いですが、材質が価格も安く、維持費も安い。一般的にカプセル化方式は経済性が良い。

3.6 適用性

スプレー方法はコンポーネントの形状に制限されず、梁、柱、床、屋根などのコンポーネントの保護に広く使用されています。特に軽量鉄骨構造、グリッド構造、および特殊構造の防火に適しています。クラッディング工法は、特に鋼製の梁や傾斜したブレース部材の場合、構造が複雑です。クラッディング法は一般にカラムによく使用され、スプレーにはあまり使用されません。

3.7 占有スペース

スプレー工法は使用する防火塗料の量が少なく、包囲工法はコンクリートや耐火レンガなどの包囲材を使用するため、場所を取らず、スペースの使用量を削減できます。そして包囲材の品質も大きくなります。

4.要約する

議論から次の結論が導き出されます。

1) 鋼構造物に対する防火措置を採用する場合は、コンポーネントの種類、建設の難易度、建設の品質要件、耐久性の要件、経済的利益など、多くの要因の影響を考慮する必要があります。

2) スプレー法とカプセル化法を比較すると、スプレー法の主な利点は、施工プロセスが簡単であり、スプレー後に部品の外観が大きく変化しないことです。梱包法の主な利点は、低コストであり、品質が良いことです。耐火性能と耐久性。

3) あらゆる種類の防火対策にはそれぞれ長所と短所があります。エンジニアリングへの応用では、相互に学び、互いの欠点を補うことができます。また、さまざまな手段を講じて複数の防火線を構築することもできます。

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