CN110924547A - 一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造及其实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造及其实现方法。防火保护构造包括固定在钢柱表面的岩棉、岩棉外侧的两层纤维增强硅酸钙板，以及相邻钢柱间填塞的硅酸铝棉毡。根据钢柱截面尺寸将防火材料预制为多个模块化防火构造，适合工厂标准化制作安装，充分适应装配式模块建筑高度预制化、集成化的特征，弥补了现有防火保护方法不完全适用于装配式模块建筑的缺点。

Description

一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造及其实现方法
技术领域
本发明涉及建筑防火保护技术，具体涉及一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造及其实现方法。
背景技术
钢材为不燃材料，但高温下钢材的承载能力会急剧衰减。建筑中的钢柱如果不采取科学的防火保护措施，发生火灾时钢柱容易屈曲破坏，甚至引起结构的倒塌。目前，普通钢结构的防火保护方法主要为包覆岩棉、防火板等防火隔热材料或涂覆防火涂料。装配式模块建筑是一种集成度较高的建筑形式，每个模块单元都是在工厂完成包括内部装修在内的加工制作，然后运输至现场进行装配、形成建筑。为适应装配式模块建筑的高度集成化、模块化的特点，设计了一系列模块化的防火构造部件，对于提高建筑施工效率、保障施工质量具有重要意义。而且，装配式模块建筑为多个箱型钢结构单元拼接而成，有“多柱多梁”的结构特点。箱型钢结构单元的主要竖向支撑构件为四个角部的钢柱。装配式模块建筑结构的装配形式与普通的钢结构乃至装配式钢结构都有一定区别，箱型钢结构单元钢柱朝向箱体内部一侧的两个表面可按常规防火保护措施进行保护，另外两个表面没有足够的空间进行常规保护，即常规的对称式防火保护方法不完全适用此类箱型钢结构单元的钢柱，导致毗邻钢柱间的缝隙在进行钢柱防火保护时往往被忽视，或在多个箱型钢结构单元搭接完成后简单地填塞防火板，且无法采取有效的防火板固定措施，防火板与钢柱表面贴合不紧密，导致既增加了现场施工的难度和工序，发生火灾时高温烟气也容易窜入缝隙，直接威胁钢柱，给建筑的消防安全埋下了隐患。
发明内容
本发明的目的是克服现有钢柱防火保护方法的不足，提出一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造及其实现方法。本发明适用于装配式模块建筑、防火构造牢固、适合工厂标准化制作安装的防火保护。
本发明采取的技术方案是：一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述防火保护构造包括固定在钢柱表面的岩棉、岩棉外侧的两层纤维增强硅酸钙板，以及相邻钢柱间填塞的硅酸铝棉毡。
本发明所述的固定于钢柱表面的岩棉采用岩棉板和岩棉条，岩棉板与钢柱截面等宽，通过第一C型轻钢龙骨固定于钢柱表面，第一C型轻钢龙骨与钢柱之间为焊接；钢柱角部处设置岩棉条，岩棉条截面为正方形，边长与岩棉板厚度相同，以第二C型轻钢龙骨包裹岩棉条，并与固定岩棉板的第一C型轻钢龙骨之间通过镀锌钢带焊接。
本发明所述的岩棉板的燃烧性能为A级，体积密度为120~150kg/m3，导热系数为0.3~0.043W/(m.K)，热荷重收缩温度为600~700℃，厚度为50~80mm。
本发明所述的两层纤维增强硅酸钙板，其中内层纤维增强硅酸钙板通过螺钉固定于第一C型轻钢龙骨上，外层纤维增强硅酸钙板通过螺钉固定于内层纤维增强硅酸钙板及第一C型轻钢龙骨上。
本发明所述纤维增强硅酸钙板的的燃烧性能为A级，导热系数为0.15~ 0.2W/(m.K)，抗折强度为9.0~12MPa，厚度为10~15mm。
本发明所述的相邻钢柱间填塞的硅酸铝棉毡宽度为钢柱截面宽度与固定岩棉板的第一C型轻钢龙骨宽度之和，厚度不超过相邻钢柱间隙宽度的1/2，且不小于相邻钢柱间隙宽度的1/3，并通过耐高温树脂胶粘贴在钢柱表面。
本发明所述硅酸铝棉毡的燃烧性能为A级，体积密度为128~159kg/m3，导热系数为0.11~0.156W/(m.K)，抗拉强度为21~30kPa。
本发明所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造的实现方法，其特征在于，所述实现方法有以下步骤：
（1）、预制岩棉板模块，将第一C型轻钢龙骨通过冲压咬合连接成框架，为便于后期施工时焊接，框架的宽度与钢柱宽度相同，高度结合施工条件和钢柱高度自由确定。
（2）、预制岩棉条模块，在第二C型轻钢龙骨内填塞岩棉条。
（3）、在钢柱表面固定岩棉板模块，第一C型轻钢龙骨与钢柱之间为焊接，每个焊缝长度为6~15mm，焊缝净间距为150~300mm。
（4）、安装岩棉条模块，岩棉条模块通过镀锌钢带固定于岩棉板模块上，连接方式为焊接，镀锌钢带每条边的焊缝总长度为15~35mm。
（5）、钢柱两个相邻表面的岩棉板模块安装完成后，在另外两表面及第一C型轻钢龙骨上粘贴硅酸铝棉毡，硅酸铝棉毡宽度为钢柱截面宽度和岩棉条的第二C型轻钢龙骨宽度之和。
（6）、在岩棉板外侧铺设两层纤维增强硅酸钙板，内层硅酸钙板通过螺钉固定于C型轻钢龙骨上，外层硅酸钙板通过螺钉固定于内层硅酸钙板上，并在缝隙和螺钉处采用防火腻子抹平。
本发明所产生的有益效果是：根据钢柱截面尺寸将防火材料预制为多个模块化防火构造，适合工厂标准化制作安装，充分适应装配式模块建筑高度预制化、集成化的特征，弥补了现有防火保护方法不完全适用于装配式模块建筑的缺点。
附图说明
图1为本发明实施例1中的典型防火保护构造示意图；
图2为本发明实施例1中的典型防火保护构造平面示意图；
图3为本发明实施例1中的第一C型轻钢龙骨框架冲压咬合拼接示意图；
图4为本发明实施例1中的岩棉板模块制作成品分解示意图；
图5为本发明实施例1中的岩棉条模块制作成品分解示意图；
图6为本发明实施例1中的岩棉板模块施工安装示意图；
图7为本发明实施例1中的岩棉条模块施工安装示意图；
图8为本发明实施例1中的岩棉板、岩棉条模块安装立面示意图；
图9为本发明实施例1中的硅酸铝棉毡粘贴示意图；
图10本发明实施例1中的内、外层纤维增强硅酸钙板安装示意图；
图11为本发明实施例2中的装配式模块建筑中心柱平面示意图；
图12为本发明实施例2中装配式模块建筑中心柱防火保护平面示意图；
图13为本发明实施例3中装配式模块建筑边柱平面示意图；
图14为本发明实施例3中装配式模块建筑边柱防火保护平面示意图；
图15为本发明实施例3中装配式模块建筑边柱、防火保护及外墙示意图；
图16为本发明实施例4中装配式模块建筑角柱、防火保护及外墙平面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：
如图1和图2所示，一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造主要防火保护材料为岩棉板21、岩棉条22、硅酸铝棉毡4以及内层纤维增强硅酸钙板31和外层纤维增强硅酸钙板32，以及螺钉61、耐高温树脂胶64、防火腻子73等辅助固定、填缝材料。钢柱1的两个相邻表面设岩棉板21保护，角部设岩棉条22，岩棉板21外侧设两层纤维增强硅酸钙板。另两个表面设硅酸铝棉毡4。
钢柱防火保护构造的具体施工工序如图3~图10所示。
如图3和图4所示，预制岩棉板模块，将第一C型轻钢龙骨51通过冲压咬合连接成框架，为便于后期施工时焊接，框架的宽度与钢柱宽度相同，高度可结合施工条件和钢柱高度自由确定。然后在第一C型轻钢龙骨51框架内填塞岩棉板21，制成岩棉板模块。
采用压接钳对第一C型轻钢龙骨51进行冲压咬合形成轻钢龙骨连接的冲压咬合点71（如图3所示）。
如图5所示，预制岩棉条模块，在钢柱角部的第二C型轻钢龙骨55内填塞岩棉条22。
如图6所示，首先在钢柱表面固定岩棉板模块，第一C型轻钢龙骨51与钢柱1之间为焊接，每个焊缝72长度为10mm，焊缝净间距为150mm。
如图7和图8所示，安装岩棉条模块，岩棉条模块通过镀锌钢带63固定于岩棉板模块上，连接方式为焊接，镀锌钢带63每条边的焊缝总长度为25mm。
如图9所示，钢柱两个相邻表面的岩棉板模块安装完成后，在另外两表面及第一C型轻钢龙骨上粘贴硅酸铝棉毡4，粘贴剂为耐高温树脂胶64。硅酸铝棉毡宽度为钢柱1截面宽度和岩棉条的第二C型轻钢龙骨55宽度之和。
如图10所示，在岩棉板21外侧依次安装内层纤维增强硅酸钙板31、内层纤维增强硅酸钙板32，内层纤维增强硅酸钙板31通过螺钉61固定于第一C型轻钢龙骨51上，外层纤维增强硅酸钙板32通过螺钉61固定于内层纤维增强硅酸钙板32及第一C型轻钢龙骨51上，并在板缝处和螺钉处涂抹防火腻子73。图10为安装内、外层纤维增强硅酸钙板的立面分解示意图，安装完成后的钢柱及防火保护构造平面示意图为图2。
施工完成后，每根钢柱的防火保护效果如图1和图2所示。
实施例2：
如图11所示，由于装配式模块建筑为若干个箱型的钢结构模块单元组合而成，模块单元安装落位后，不同箱型钢结构模块的钢柱1虽然毗邻，但钢柱之间会存在间隙，故本发明提出在钢柱1表面粘贴柔性防火保护材料硅酸铝棉毡4以填塞间隙，防止火灾下高温烟气窜入间隙直接威胁钢构件；基于箱型钢结构模块单元的对称性，本发明要求硅酸铝棉毡的厚度不大于柱间隙宽度d的1/2，且不小于柱间隙宽度d的1/3，以保证硅酸铝棉毡的隔热效果，且不因棉毡过厚影响钢结构模块单元的正常安装落位。此实施例2设定柱间隙宽度d为12mm（可根据柱网、轴网的设计数据计算得到），硅酸铝棉毡的厚度为4mm（柱间隙宽度d的1/3）。
如图12所示，四个箱型钢结构模块单元拼接为“田”字形平面后，四个箱型钢结构模块毗邻处的钢柱以及防火构造同样也会对称地呈“田”字形。
实施例3：
如图13~图15所示，当箱型钢结构模块位于建筑外墙处时，靠外侧的两根钢柱的柱间隙宽度d为12mm，每根钢柱粘贴的硅酸铝棉毡的厚度为4mm（柱间隙宽度d的1/3）。每根钢柱的其中一个设有硅酸铝棉的侧面会与外墙贴邻，可根据建筑功能需求，在此侧面进一步地设置第一外墙装饰保温材料81。
实施例4：
如图16所示，当箱型钢结构模块位于建筑外墙角部处时，靠外钢柱的两个设有硅酸铝棉的侧面会与外墙贴邻，可根据建筑功能需求，在此两个侧面进一步地设置第二外墙装饰保温材料82。

Claims (8)

1.一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述防火保护构造包括固定在钢柱表面的岩棉、岩棉外侧的两层纤维增强硅酸钙板，以及相邻钢柱间填塞的硅酸铝棉毡。
2.根据权利要求1所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述的固定于钢柱表面的岩棉采用岩棉板和岩棉条，岩棉板与钢柱截面等宽，通过第一C型轻钢龙骨固定于钢柱表面，第一C型轻钢龙骨与钢柱之间为焊接；钢柱角部处设置岩棉条，岩棉条截面为正方形，边长与岩棉板厚度相同，以第二C型轻钢龙骨包裹岩棉条，并与固定岩棉板的第一C型轻钢龙骨之间通过镀锌钢带焊接。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述的岩棉板的燃烧性能为A级，体积密度为120~150kg/m3，导热系数为0.3~0.043W/(m.K)，热荷重收缩温度为600~700℃，厚度为50~80mm。
4.根据权利要求1所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述的两层纤维增强硅酸钙板，其中内层纤维增强硅酸钙板通过螺钉固定于第一C型轻钢龙骨上，外层纤维增强硅酸钙板通过螺钉固定于内层纤维增强硅酸钙板及第一C型轻钢龙骨上。
5.根据权利要求1或权利要求4所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述纤维增强硅酸钙板的燃烧性能为A级，导热系数为0.15~ 0.2W/(m.K)，抗折强度为9.0~12MPa，厚度为10~15mm。
6.根据权利要求1所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述的相邻钢柱间填塞的硅酸铝棉毡宽度为钢柱截面宽度与固定岩棉板的第一C型轻钢龙骨宽度之和，厚度不超过相邻钢柱间隙宽度的1/2，且不小于相邻钢柱间隙宽度的1/3，并通过耐高温树脂胶粘贴在钢柱表面。
7.根据权利要求1或权利要求6所述的一种装配式模块建筑钢柱的防火保护构造，其特征在于，所述硅酸铝棉毡的燃烧性能为A级，体积密度为128~159kg/m3，导热系数为0.11~0.156W/(m.K)，抗拉强度为21~30kPa。
8.一种如权利要求1或2或4或6任意一项所述的装配式模块建筑钢柱的防火保护构造的实现方法，其特征在于，所述实现方法有以下步骤：
（1）、预制岩棉板模块，将第一C型轻钢龙骨通过冲压咬合连接成框架，为便于后期施工时焊接，框架的宽度与钢柱宽度相同，高度结合施工条件和钢柱高度自由确定；
（2）、预制岩棉条模块，在第二C型轻钢龙骨内填塞岩棉条；
（3）、在钢柱表面固定岩棉板模块，第一C型轻钢龙骨与钢柱之间为焊接，每个焊缝长度为6~15mm，焊缝净间距为150~300mm；
（4）、安装岩棉条模块，岩棉条模块通过镀锌钢带固定于岩棉板模块上，连接方式为焊接，每条边的焊缝总长度为15~35mm；
（5）、钢柱两个相邻表面的岩棉板模块安装完成后，在另外两表面及第二C型轻钢龙骨上粘贴硅酸铝棉毡，硅酸铝棉毡宽度为钢柱截面宽度和岩棉条的第二C型轻钢龙骨宽度之和；
（6）、在岩棉板外侧铺设两层纤维增强硅酸钙板，内层硅酸钙板通过螺钉固定于第一C型轻钢龙骨上，外层硅酸钙板通过螺钉固定于内层硅酸钙板及第一C型轻钢龙骨上，并在缝隙和螺钉处采用防火腻子抹平。
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