CN111450444B - 一种钢结构自动抗火装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种钢结构自动抗火装置及其使用方法，包括温度监测系统、水流控制系统和水流烘干系统，水流控制系统包括消防系统、进水口、水流通道、出水口、水流控制阀，温度监测系统包括进水口温度传感器、钢结构温度传感器和出水口温度传感器，水流烘干系统包括烘干处理装置，水流控制阀、进水口温度传感器、钢结构温度传感器、出水口温度传感器和烘干处理装置均连接在一个采集器上，采集器由计算机控制。本发明通过采集温度数据，自动识别火情的发生，利用流动的水实现与钢梁之间动态的对流换热，实时消除热量，烘干处理装置自动处理钢结构内部残留的水分，从而实现钢结构自动抗火监测、自动调整抗火等级的功能。
Description
技术领域
本发明涉及钢结构抗火领域，特别是一种钢结构自动抗火装置及其使用方法。
背景技术
钢结构的凭借着良好的材料延性和自重轻而广泛应用于大胯、超高等重要结构上，但钢材也存在着致命的缺陷：不抗火、不耐高温。根据相关研究表明，火灾下随着钢材温度的上升，强度和刚度会逐渐衰减，从而造成钢结构的承载力降低。钢结构所能经受不变形的温度为200度，温度达到300度时，钢结构就会变成弯曲，温度达到600度时，钢结构的抗火耐高温性质基本为零，钢结构就会倒塌，造成生命财产的损失。
目前，国内外对钢结构抗火涂料发展迅猛，防火涂料在钢结构上广泛使用，防火涂料延长了钢构件在火灾下的保持力学性能的时间，但防火涂料无法消化掉火灾下的高温影响，这就需要一种钢结构自动抗火的实现装置与方法，能够实现可靠地、长时间有效的进行抗火耐高温的功能，尤其对于一些重要钢结构中的重要钢梁，要全生命周期内进行抗火监测，并能够自动调整抗火的级别，实现长时间抗火功能。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢结构自动抗火装置及其使用方法，要解决克服传统上钢结构抗火时效存在的不足问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种钢结构自动抗火装置，包括温度监测系统、水流控制系统和水流烘干系统，
所述水流控制系统包括钢结构所在建筑的消防系统、进水口、水流通道、出水口、水流控制阀，所述消防系统为楼层的消防栓，所述进水口和出水口分别设置在钢结构的两端，所述水流通道连通进水口和出水口，所述进水口和出水口均与消防栓固定连接，所述水流控制阀位于进水口处，为控制水流流量和/或水流速度的控制阀，
所述温度监测系统包括进水口温度传感器、钢结构温度传感器和出水口温度传感器，所述进水口温度传感器固定连接于进水口处，所述出水口温度传感器固定连接于出水口处，所述钢结构温度传感器固定连接于钢结构下部居中的内壁上，
所述水流烘干系统包括烘干处理装置，所述烘干处理装置固定连接在钢结构的内部，
所述水流控制阀、进水口温度传感器、钢结构温度传感器、出水口温度传感器和烘干处理装置均连接在一个采集器上，采集器由计算机控制，计算机自动采集进水口温度传感器、钢结构温度传感器和出水口温度传感器上的温度信息，计算机自动采集水流流量和/或水流速度信息，计算机自动采集钢梁内部残留水分信息。
所述钢结构按截面形式分为封闭截面结构或者开放截面结构，所述封闭截面结构有箱型截面或者钢管截面，所述开放截面结构为工字截面。
所述水流通道为封闭截面结构本身或者在封闭截面结构以及开放截面结构的内部设置的一组水流钢管，所述水流钢管布置在钢结构的各个阴角处、边缘处或者中央处的一处或者几处，并且与钢结构连接。
所述流水钢管的外部包覆有填充材料。
所述烘干处理装置位于水流钢管的外部。
一种钢结构自动抗火装置的使用方法，步骤如下：
步骤一，安装水流控制系统，在钢结构的一端上表面设置进水口，在钢结构的另一端下表面设置出水口，进水口与出水口处根据钢结构的截面形式进行加固连接，水流通道的两端分别连接进水口与出水口；
若采用流水钢管，则流水钢管的直径、布置位置、布置数量均要事先根据仿真计算的结果确定，然后将流水钢管与钢结构之间采用填充材料进行填充；
步骤二，将进水口与出水口与钢结构所在楼层的消防栓相连，并且在进水口处安装水流控制阀；
步骤三，安装温度监测系统，其中钢结构的下表面中间区域安装钢结构温度传感器；进水口处安装进水口温度传感器；出水口处安装出水口温度传感器；
步骤四，在钢结构内安装水流烘干系统；
步骤五，将水流控制阀、进水口温度传感器、钢结构温度传感器、出水口温度传感器和烘干处理装置均连接在采集器上，采集器由计算机完成控制；
步骤六，进水口温度传感器、钢结构温度传感器和出水口温度传感器分别采集三处的温度数据上传至采集器上进行监测，当钢结构的温度值超过200度时，触发打开水流控制阀，水自消防栓进入进水口，流经水流通道并从出水口流出；同时，计算机上的控制软件根据采集器上的温度数据，自动计算实时调整水流控制阀的参数，进而控制水流控制阀所需的水流量和水流速度，流动的水与钢结构之间进行动态的对流换热，实时消除由火灾透过防火涂料到达钢结构上能量；
步骤七，当钢结构的温度值小于200度时，计算机上的控制软件自动关闭水流控制阀，同时启动烘干处理装置，消除钢结构内部的残留的水分。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明是对钢结构分别设置进水口和出水口，进水口和出水口与每一层的消防栓相连，同时在进水口处安装控制水流流量或流速的控制阀，钢结构的进水方式和水流流量、流速根据实际钢梁截面形式进行仿真计算，从而确定控制的钢结构抗火的参数。本发明使用时通过在钢结构下表面安装的温度传感器所采集的温度数据，自动识别火情的发生。同时，通过温度传感器采集到温度的变化情况，根据仿真自动分析计算，实时调整水流控制阀的参数进而控制水流的流量或水流的速度，利用流动的水实现与钢梁之间动态的对流换热，实时消除由火灾透过防火涂料到达钢梁上的热量，使得钢结构时刻保持在安全的温场内。在火情处理完成之后，通过该方法中烘干处理装置，自动处理钢结构内部残留的水分。从而实现钢结构自动抗火监测、自动调整抗火等级的功能，能够消除重要钢结构由火灾带来的隐患。
本发明的技术方案针对钢结构中重要构件，尤其对于箱型截面、钢管截面的钢梁，可直接在钢梁两端分别设置进水口和出水口，而对于一些无法让水直接流淌的钢梁，根据截面的形式和仿真计算的结果，设置若干水流钢管。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
图1为钢结构自动抗火装置的结构示意图。
图2 封闭截面结构中箱型截面的水管布置示意图；
图3 开放截面结构工字钢梁水管布置示意图。
附图标记：1－水流控制阀、2－进水口温度传感器、3－烘干处理装置、4－钢结构温度传感器、5－进水口、6－出水口、7－出水口温度传感器、8－计算机、9－防火涂料、10－钢结构、11－填充材料、12－水流钢管。
具体实施方式
实施例参见图1-2所示，一种钢结构自动抗火装置，包括温度监测系统、水流控制系统和水流烘干系统。
所述水流控制系统包括钢结构10所在建筑的消防系统、进水口5、水流通道、出水口6、水流控制阀1，所述消防系统为楼层的消防栓，所述进水口5和出水口6分别设置在钢结构10的两端，所述水流通道连通进水口5和出水口6，所述进水口5和出水口6均与消防栓固定连接，所述水流控制阀1位于进水口5处，为控制水流流量和/或水流速度的控制阀。
所述温度监测系统包括进水口温度传感器2、钢结构温度传感器4和出水口温度传感器7，所述进水口温度传感器2固定连接于进水口5处，所述出水口温度传感器7固定连接于出水口6处，所述钢结构温度传感器4固定连接于钢结构10下部居中的内壁上。
所述水流烘干系统包括烘干处理装置3，所述烘干处理装置3固定连接在钢结构10的内部。
所述水流控制阀1、进水口温度传感器2、钢结构温度传感器4、出水口温度传感器7和烘干处理装置3均连接在一个采集器上，采集器由计算机8控制，计算机8自动采集进水口温度传感器2、钢结构温度传感器4和出水口温度传感器7上的温度信息，计算机8自动采集水流流量和/或水流速度信息，计算机8自动采集钢梁内部残留水分信息。
所述钢结构10按截面形式分为封闭截面结构或者开放截面结构，所述封闭截面结构有箱型截面或者钢管截面，所述开放截面结构为工字截面。
所述水流通道为封闭截面结构本身或者在封闭截面结构以及开放截面结构的内部设置的一组水流钢管12，所述水流钢管布置在钢结构10的各个阴角处、边缘处或者中央处的一处或者几处，并且与钢结构10连接。
本实施例中，钢结构为封闭截面结构的箱型截面，水流通道为水流钢管12，位于箱形截面的四个阴角处，并且在底部中央处增设一道。所述流水钢管的外部包覆有填充材料，所述填充材料为高导热率材料。所述烘干处理装置3位于水流钢管12的外部。
实施例二参见图3所示，与实施例一不同的是，所述钢结构10为开放截面结构，水流通道水流钢管12，位于工字截面的翼缘与腹板的四个阴角处，并且在底部下翼缘的边缘处两端分别增设一道。
这种钢结构自动抗火装置的使用方法，步骤如下：
步骤一，安装水流控制系统，在钢结构10的一端上表面设置进水口5，在钢结构10的另一端下表面设置出水口6，进水口5与出水口6处根据钢结构10的截面形式进行加固连接，水流通道的两端分别连接进水口5与出水口6。
若采用流水钢管，则流水钢管的直径、布置位置、布置数量均要事先根据仿真计算的结果确定，然后将流水钢管与钢结构10之间采用填充材料进行填充。
步骤二，将进水口5与出水口6与钢结构10所在楼层的消防栓相连，并且在进水口5处安装水流控制阀1。
步骤三，安装温度监测系统，其中钢结构10的下表面中间区域安装钢结构温度传感器4；进水口5处安装进水口温度传感器2；出水口6处安装出水口温度传感器7。
步骤四，在钢结构10内安装水流烘干系统。
步骤五，将水流控制阀1、进水口温度传感器2、钢结构温度传感器4、出水口温度传感器7和烘干处理装置3均连接在采集器上，采集器由计算机8完成控制。
步骤六，进水口温度传感器2、钢结构温度传感器4和出水口温度传感器7分别采集三处的温度数据上传至采集器上进行监测，当钢结构10的温度值超过200度时，触发打开水流控制阀1，水自消防栓进入进水口5，流经水流通道并从出水口6流出；同时，计算机8上的控制软件根据采集器上的温度数据，自动计算实时调整水流控制阀1的参数，进而控制水流控制阀1所需的水流量和水流速度，流动的水与钢结构10之间进行动态的对流换热，实时消除由火灾透过钢结构外侧包覆的防火涂料9到达钢结构10上能量。
步骤七，当钢结构10的温度值小于200度时，计算机8上的控制软件自动关闭水流控制阀1，同时启动烘干处理装置3，消除钢结构10内部的残留的水分。
Claims (2)
1.一种钢结构自动抗火装置，其特征在于：包括温度监测系统、水流控制系统和水流烘干系统，
所述水流控制系统包括钢结构（10）所在建筑的消防系统、进水口（5）、水流通道、出水口（6）、水流控制阀（1），所述消防系统为楼层的消防栓，所述进水口（5）和出水口（6）分别设置在钢结构（10）的两端，所述水流通道连通进水口（5）和出水口（6），所述进水口（5）和出水口（6）均与消防栓固定连接，所述水流控制阀（1）位于进水口（5）处，为控制水流流量和/或水流速度的控制阀，所述温度监测系统包括进水口温度传感器（2）、钢结构温度传感器（4）和出水口温度传感器（7），所述进水口温度传感器（2）固定连接于进水口（5）处，所述出水口温度传感器（7）固定连接于出水口（6）处，
在钢结构（10）的一端上表面设置进水口（5），在钢结构（10）的另一端下表面设置出水口（6），
所述钢结构温度传感器（4）固定连接于钢结构（10）下部居中的内壁上，
所述水流烘干系统包括烘干处理装置（3），所述烘干处理装置（3）固定连接在钢结构（10）的内部，
所述水流控制阀（1）、进水口温度传感器（2）、钢结构温度传感器（4）、出水口温度传感器（7）和烘干处理装置（3）均连接在一个采集器上，采集器由计算机（8）控制，计算机（8）自动采集进水口温度传感器（2）、钢结构温度传感器（4）和出水口温度传感器（7）上的温度信息，计算机（8）自动采集水流流量和/或水流速度信息，计算机（8）自动采集钢梁内部残留水分信息；
所述钢结构（10）按截面形式分为封闭截面结构或者开放截面结构，所述封闭截面结构有箱型截面或者钢管截面，所述开放截面结构为工字截面；
所述水流通道为封闭截面结构本身或者在封闭截面结构以及开放截面结构的内部设置的一组水流钢管（12），所述水流钢管布置在钢结构（10）的各个阴角处、边缘处或者中央处的一处或者几处，并且与钢结构（10）连接；
所述水流钢管的外部包覆有填充材料，所述填充材料为高导热率材料；
所述烘干处理装置（3）位于水流钢管（12）的外部。
2.一种根据权利要求1所述的钢结构自动抗火装置的使用方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一，安装水流控制系统，在钢结构（10）的一端上表面设置进水口（5），在钢结构（10）的另一端下表面设置出水口（6），进水口（5）与出水口（6）处根据钢结构（10）的截面形式进行加固连接，水流通道的两端分别连接进水口（5）与出水口（6）；
若采用流水钢管，则流水钢管的直径、布置位置、布置数量均要事先根据仿真计算的结果确定，然后将流水钢管与钢结构（10）之间采用填充材料进行填充；
步骤二，将进水口（5）与出水口（6）与钢结构（10）所在楼层的消防栓相连，并且在进水口（5）处安装水流控制阀（1）；
步骤三，安装温度监测系统，其中钢结构（10）的下表面中间区域安装钢结构温度传感器（4）；进水口（5）处安装进水口温度传感器（2）；出水口（6）处安装出水口温度传感器（7）；
步骤四，在钢结构（10）内安装水流烘干系统；
步骤五，将水流控制阀（1）、进水口温度传感器（2）、钢结构温度传感器（4）、出水口温度传感器（7）和烘干处理装置（3）均连接在采集器上，采集器由计算机（8）完成控制；
步骤六，进水口温度传感器（2）、钢结构温度传感器（4）和出水口温度传感器（7）分别采集三处的温度数据上传至采集器上进行监测，当钢结构（10）的温度值超过200度时，触发打开水流控制阀（1），水自消防栓进入进水口（5），流经水流通道并从出水口（6）流出；同时，计算机（8）上的控制软件根据采集器上的温度数据，自动计算实时调整水流控制阀（1）的参数，进而控制水流控制阀（1）所需的水流量和水流速度，流动的水与钢结构（10）之间进行动态的对流换热，实时消除由火灾透过钢结构外侧包覆的防火涂料（9）到达钢结构（10）上能量；
步骤七，当钢结构（10）的温度值小于200度时，计算机（8）上的控制软件自动关闭水流控制阀（1），同时启动烘干处理装置（3），消除钢结构（10）内部的残留的水分。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |