基本信息
- 项目名称：
- 钢结构抗火设计与研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 我们的科技发明制作项目，目的在现有钢结构抗火设计缺陷，防止钢结构在火灾中倒塌造成巨大经济损失，提供一种不影响结构外形，经济性好，环保无毒，易于就地取材的新型钢结构抗火设计方法。
- 详细介绍：
- 新型节能高效钢结构抗火设计采用温控自动化系统和水循环系统。 在钢结构发生火灾时，利用吸热材料将钢结构与火源隔离，并通过保护材料的吸热作用，降低钢结构周边及自身的温度，从而达到规定的抗火极限，达到钢结构抗火保护的目的。 钢表面涂抹一定厚度的抗火防水材料，如混凝土砂浆，目的是将水，空气与钢材隔离，防止钢材氧化腐蚀，对钢材造成伤害。再在钢表面或内部按一定比例设置适宜数量的充水的双层带孔水管，将工型钢和水管用抗火材料包裹，使其成为一个类似管道的封闭空间。在一定范围内连接设置温控系统。当火灾发生时，温控系统自动感应，一旦达到温控最低极限就立即通过自动化系统控制开关打开水阀，同时使双层管旋转，开启隐藏的喷水管口，对钢结构进行降温处理。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计发明目的：归纳研究设计了具有节能高效环保的新型钢结构抗火设计方法。 基本设计思路：利用水作为抗火材料，并通过抗火材料的吸热作用，降低钢结构温度，达到规定的抗火极限，达到抗火保护的目的。 创新点： 1)以水作为抗火材料 利用水吸热蒸发，将钢结构与高温和火源隔离。并且水能有效消除有毒气体排放，安全无毒，零污染，吸热迅速。喷水使水的吸热能力达到最大化。 2）完整流畅的水循环系统。水系统的分区方式，按区分区，或按层分区等；水系统的接入方式，是通过民用水还是消防用水或是其他方式接入等也需要细致考虑。 3)可控喷水孔大小以及流速 系统根据温度自动调节开启水孔的大小、流速，减少水流失和对钢结构造成的腐蚀，还能有效的控制钢结构温度。 4)温控于自动化给水 这套钢结构抗火系统采用温度控制，自动化给水，降低对钢结构的伤害。 5)可应用于各种钢结构 在不碍于钢结构设计要求的钢结构表面安装这套系统，不受限制。 技术关键： 1）双层水管的制作。水管要有密闭性且能及时转动喷水抗火。保证水管上小孔的密度和大小及分布。 2）完整流畅的水循环系统。水系统的分区方式及接入模式。 3)自动化控制系统。温感临界值根据耐火等级确认。 主要技术指标： 1）热量及水量，根据建筑耐火等级计算出所需的水量。 2）灵敏度及精度，及时感应火情温度变化，以便于精确控制出水量。 3）稳定性，稳定的自动化系统和给水系统，协调配合，保持水的连续性，提高抗火效果。
科学性、先进性
- 科学性和先进性体现在：高效、节能、环保、适用范围广泛。 高效：我们这套系统采用全自动温控系统能够在第一时间通过水循环流动和水蒸发吸热给钢结构持续地降温，持之有效的增加了抗火时间，为人员安全撤离争取了时间，增加了建筑物的安全性能。另外我们这套系统是从钢结构建筑内部，在钢材表面进行降温控制，降温更加直接、迅速，效果更加显著，更能从整体上提高建筑物的抗火性能。 节能:我们的这套系统通过自动调节双层带孔可转动水管控制水流速，而且可以通过循环系统的可持续的供水达到减少水浪费，减轻水对钢构件的腐蚀，减小整体结构自重的目的。 环保：我们的体统采用最环保最易得的水作为抗火材料，可以有效降低由于火灾产生的有毒气体含量，安全无毒，真正实现安全零污染。 适用范围广：在不碍于钢结构设计要求的钢结构表面加工防水抗火材料后，按照抗火要求安装这套系统，不受钢结构形式的限制，较之之前有了很大的突破。新型抗火系统可以适当的和传统的钢结构抗火方法相结合，在钢结构内部空隙中安装，不影响传统抗火优势。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 有偿转让或合作
作品可展示的形式
- 图片，图纸
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：在钢结构中安装双层带孔水管，连接水循环系统和自动化控制系统。装置未开启时，两管相错遮盖形成密闭的水管空间。受火时，温度达临界值，温控开启自动化系统控制内管旋转，形成喷水管；火情消失，恢复原状。 技术特点和优势：1）双层带孔可转动水管。 2）可控的喷水孔与流速。 3）以水作为抗火材料。4）温控自动。5）应用广泛。 适用范围：在不碍于钢结构设计要求的钢结构表面加工防水抗火材料后，不受钢结构形式的限制。 推广前景：前期建设过程中在钢结构的空隙安装此抗火系统，既不破坏钢结构，遭遇火灾时又能及时处理，整体的温度感应自动化控制系统能有效直接的降低钢结构温度，控制险情，防止钢结构因高温倒塌而引起整个建筑的倒塌。 市场分析：高效、经济、实用的防火设计势在必行。本套设计方案虽然一定程度上增加了钢结构自重，但却符合钢结构建筑降低风险的最优措施，在将来的应用前景市场分析和经济效益预期比较乐观。
同类课题研究水平概述
- 伴随经济的发展，城市用地愈发紧张，高层、超高层等钢结构建筑逐渐占据了城市建设的主体部分。钢结构已经被越来越多的国家大量应用，尤其在一些发达国家对钢结构的使用已经建立了合理安全的使用规范。在钢结构抗火设计的研究中，人们逐渐将目光从单纯实验的方法，转向了基于结构整体的抗火设计方法。但是对于用水对钢结构进行抗火设计的研究却比较少。在查找资料期间，只找到了有关灌水法和水喷淋法的简单介绍。
