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當(dāng)今世界各國(guó)的高層建筑越來越多,普通鋼結(jié)構(gòu)建筑雖然具有重量輕、施工快、空間美觀等特點(diǎn),但其防火性能較差。自美國(guó)“9.11”事件中雙子塔倒塌后,鋼結(jié)構(gòu)的致命缺陷--抗高溫能力差的問題就引起人們普遍關(guān)注。
革命不是琴棋書畫,革命需要流血犧牲,若每一場(chǎng)革命都能推動(dòng)人類文明的發(fā)展,是禍還是福?
由于鋼具有很高的導(dǎo)熱系數(shù),暴露鋼構(gòu)件表面很容易在短時(shí)間內(nèi)通過傳導(dǎo)、輻射或?qū)α鞣绞?,從高溫到低溫將傳遞的熱流從火源傳遞到整個(gè)結(jié)構(gòu)。
普通鋼材的結(jié)構(gòu)性能和屈服強(qiáng)度在暴露于高溫下時(shí)吸收熱量顯著降低,力學(xué)性能指標(biāo)和彈性模量在高溫下迅速下降,如350℃時(shí)普通鋼的屈服強(qiáng)度會(huì)降至室溫時(shí)的2/3。行業(yè)屆有句俗話:成分決定結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),性質(zhì)決定用途。
耐火鋼(fire-resistant steel),是指一般規(guī)定在600℃1~3小時(shí)內(nèi)的屈服強(qiáng)度大于室溫屈服強(qiáng)度的2/3,用于鋼結(jié)構(gòu)建筑或高層大型建筑的在一定條件下具有防火抗坍塌功能的工程結(jié)構(gòu)鋼。
耐火鋼的意義是指在遇到火災(zāi)較短的時(shí)間內(nèi)(一般為1-3小時(shí))的高溫條件下能夠保持較高的屈服強(qiáng)度(即使是暴露的鋼也可以抵抗30分鐘的火災(zāi)),建筑物不會(huì)倒塌,建筑物內(nèi)的居住者有更多的時(shí)間逃生,并且消防隊(duì)能控制它。
日本是最早開始對(duì)耐火鋼進(jìn)行研究的國(guó)家,并且研究比較成熟,技術(shù)比較領(lǐng)先。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,在600℃時(shí),耐火鋼的屈服強(qiáng)度必須保留其在室溫時(shí)的2/3,如鋼牌號(hào)SM490A,室溫時(shí)抗拉強(qiáng)度490-610MPa, 屈服強(qiáng)度325MPa, 600℃不低于217MPa。
在室溫下,耐火鋼的性能和可焊性類似于碳鋼,具有與同樣強(qiáng)度等級(jí)碳鋼相似的化學(xué)成分,不同的是耐火鋼中加入了鉻、鉬和其他微量合金元素以提高高溫下的屈服點(diǎn),目前生產(chǎn)的耐火鋼有Mo-Nb系、Mo-Nb-Ti系、Mo-V系、Mo-Cr-Nb系、Mo-Cr-Cu系等,川崎鋼鐵公司開發(fā)的SM490B級(jí)鋼(簡(jiǎn)稱KSFR鋼)和日本鋼鐵公司開發(fā)的SM490A級(jí)鋼(簡(jiǎn)稱NSFR鋼)是比較典型的耐火鋼。
在日本,耐火鋼已廣泛用于建筑包括多層的露天停車場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)設(shè)施、中庭、火車站、外部鋼框架和許多其他結(jié)構(gòu)。耐火鋼的使用成功地減少了防火量,在不超過600℃的情況下,結(jié)構(gòu)構(gòu)件甚至可以在不受保護(hù)下直接使用。
寶鋼是在國(guó)內(nèi)最早開展研制和生產(chǎn)建筑用耐火鋼的的鋼廠,如B400RNQ和B490RNQ兩個(gè)牌號(hào)的耐火鋼已在上海中福工程和中國(guó)南極長(zhǎng)城站寶鋼樓應(yīng)用至今,北京國(guó)家大劇院使用的耐火專用鋼板就是由武鋼提供的。