鉄骨構造建物の防火

鉄骨構造の建物 アキレス腱がある: 耐火性が低い火災時に鋼構造物の強度と剛性を長期間維持し、人々の生命と財産の安全を守るために、実際のプロジェクトではさまざまな防火対策が採用されています。

燃えない鉄骨構造物になぜ防火対策が必要なのでしょうか?

鉄は燃えない建築材料です。コンクリートに比べて、鉄は耐震性や耐曲げ性など多くの利点があります。そのため、現代の建物では、鉄骨構造が広く使用されており、建物の荷重容量を相対的に高めるだけでなく、建築設計の美的造形のニーズを満たすためにも使用されています。たとえば、さまざまな1階建てまたは複数階建ての工場、高層ビル、倉庫、待合室などは、一般的に鉄骨構造で設計されています。

鉄は燃えませんが、高温にさらされると変形し、構造が崩壊します。建築材料として、鉄には防火上避けられない欠陥があります。

一般的に、保護されていない鋼構造物の耐火限界は約15分です。通常、450〜650℃の温度では、支持力が失われ、大きな変形が発生し、鋼柱、鋼梁が曲がり、構造が崩壊することもあります。

鉄骨構造物の防火対策

さまざまな防火原則に応じて、鉄骨構造物の防火対策は耐熱方法と水冷方法に分けられます。

耐熱方法

耐熱法は、 スプレー方式 と カプセル化方法.

スプレー法

一般的に、難燃性コーティングは、鋼鉄表面にコーティングまたはスプレーして耐火断熱保護層を形成し、鋼構造物の耐火限界を向上させるために使用されます。

この工法は施工が容易で、軽量、耐火性が長く、鋼材の形状に制限されないため、経済性、実用性に優れ、広く使用されています。

鉄骨構造物の耐火コーティングには多くの種類があり、大きく分けて2つのカテゴリーに分類されます。1つは薄塗りタイプです。 難燃性コーティング（タイプB）、すなわち鋼構造物用の膨張性難燃材料であり、もう一つは 厚塗りタイプコーティング（H）.

クラスB難燃性コーティング, コーティングの厚さは通常2〜7mmです。基材は有機樹脂で、一定の装飾効果があり、高温で膨張して厚くなります。耐火限界は0.5〜1.5時間に達します。

薄塗鋼構造耐火塗料は塗膜が薄く、軽量で、耐震性に優れています。屋内露出鋼構造物や軽量屋根鋼構造物では、耐火限度が1.5h以下に規定されている場合は、薄塗鋼構造耐火塗料を使用する必要があります。

の厚さ Hクラスの防火コーティングは通常8〜50mmです粒状表面。主成分は無機断熱材で、密度が低く、熱伝導率が低い。

耐火限界は0.5～3.0hに達します。厚塗り鋼構造耐火コーティングは、一般的に不燃性、耐老化性、耐久性に優れています。屋内隠蔽鋼構造、高層全鋼構造、多階建て工場鋼構造の場合、耐火限界が1.5h以上に指定されている場合は、厚塗り鋼構造耐火コーティングを使用する必要があります。 

カプセル化方法

中空封入法: 耐火板または耐火レンガは、鋼材の外側の境界に沿って鋼材を包むために使用されます。国内の石油化学業界の鋼構造工場のほとんどは、鋼材を保護するために耐火レンガを構築する方法を採用しています。

この工法の利点は、強度と耐衝撃性が高いことですが、場所をとり、施工が面倒になるという欠点があります。耐火外層には、繊維強化セメント板、石膏ボード、バーミキュライト板などの耐火軽量ボードが使われます。

箱の包装方​​法 大型鋼材 装飾面が平らで滑らか、コストが低い、損失が少ない、環境汚染がない、耐老化性などの利点があり、販売促進の見通しが良い。

固体カプセル化法: 一般的にはコンクリートを流し込むことで鋼材を包み込み、完全に密閉します。強度と耐衝撃性が高いという利点がありますが、コンクリート保護層が大きなスペースを占め、施工が面倒で、特に鉄骨梁や斜筋の施工が非常に難しいという欠点があります。

水冷方式

水冷方式には、 水シャワー冷却法 および 水充填冷却法.

水シャワー冷却法

水噴霧冷却法は、鋼構造物の上部に自動または手動の噴霧システムを配置する方法です。火災が発生すると、スプリンクラーシステムが作動し、鋼構造物の表面に連続的な水膜を形成します。炎が鋼構造物の表面に広がると、水が蒸発して熱を奪い、鋼構造物の限界温度に達するのを遅らせます。

水充填冷却方式

水充填冷却法は、中空の鋼材に水を満たす方法です。鋼材内の水の循環により、鋼材自体の熱が吸収されます。そのため、火災時に鋼材の温度を低く保つことができ、過熱による支持力の低下を防ぎます。錆や凍結を防ぐために、水に防錆剤と不凍液を加えます。

一般的に、耐熱方法は、耐熱材料を介して構造部品への熱伝導速度を遅くすることができ、より経済的で実用的であり、実際のプロジェクトで広く使用されています。

鉄骨構造物の防火対策における吹付工法と封入工法の長所と短所

耐火性

耐火性に関しては、カプセル化法はスプレー法よりも優れており、コンクリートや耐火レンガなどのカプセル化材料の耐火性は、通常の耐火コーティングよりも優れています。

さらに、新型耐火ボードの耐火性も耐火塗料より優れており、その耐火等級は、同じ厚さの鋼構造耐火断熱材より大幅に高く、膨張性耐火塗料より高くなっています。

耐久性

コンクリートなどの被覆材は耐久性に優れているため、経年劣化による性能低下が起きにくいのですが、耐久性はこれまで鉄骨耐火コーティングでは解決できなかった課題でした。

有機成分をベースとした薄型および極薄の難燃コーティングは、屋外で使用する場合でも屋内で使用する場合でも、分解、劣化、老化などの問題が発生する可能性があります。

構築可能性

鉄骨構造物の防火のための吹付工法は施工が簡単で、複雑な工具を使わずに施工できます。

しかし、防火コーティングのスプレー方式は施工品質が悪く、基材の錆除去、防火コーティングのコーティング厚さ、施工環境の湿度などの制御が難しいです。カプセル化方式は、特に斜筋や鉄骨梁の場合、施工がより複雑になりますが、施工の制御性が強く、品質保証が容易です。

カプセル化材料の厚さをより正確に変更して、耐火限界を制御することができます。

環境保護

吹付工法は施工中に環境を汚染し、特に高温下では有害ガスを揮発させる可能性があります。一方、封入工法は施工中、通常の使用環境、火災時の高温時に有毒ガスを排出しないため、環境保護と火災時の人員安全に有利です。

安価な

吹付工法は、施工が簡単で、工期が短く、施工コストが低いという利点がありますが、防火塗料の価格は高く、塗料の劣化などの欠点によりメンテナンスコストが比較的高くなります。

カプセル化方式は施工コストは高いですが、使用する材料が安く、メンテナンスコストも低いため、一般的にカプセル化方式の方が経済的です。

適用範囲

スプレー塗装法は、部品の形状に制限されず、主に梁、柱、床、屋根などの部品の保護に使用され、特に軽量鋼構造、格子構造、特殊形状鋼構造の鋼構造物の防火に適しています。

カプセル化工法は、特に鉄骨梁、斜材などの部材の場合、施工が複雑で、柱によく使用され、適用範囲はスプレー工法ほど広くありません。

占有スペース

吹付工法で使用する耐火塗料は体積が小さいですが、封入工法で使用するコンクリートや耐火レンガなどの封入材料は空間を占有し、使用可能な空間を減らします。また、封入材料の品質も大きいです。