一種耐高溫的建筑鋼結構制造技術

一種耐高溫的建筑鋼結構，涉及建筑領域，用以解決火災中鋼結構強度降低的問題。它包括結構為H型或C型的建筑型鋼，所述的建筑型鋼上沿長度方向設有用于傳熱的熱管，所述的熱管與建筑型鋼之間具有傳熱結合面，熱管的蒸發段位于室內，熱管的冷凝段位于室外，在熱管的冷凝段設有冷卻水噴淋系統。本實用新型專利技術不僅能夠防止和延緩鋼結構性能降低，避免或降低建筑物受損程度，同時為建筑物中的人員爭取寶貴的逃生時間。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及建筑領域，特別是涉及一種耐高溫的建筑鋼結構。當鋼結構房屋發生火災時，可防止或延緩房屋鋼結構強度因高溫而降低造成鋼結構坍塌并危及人員生命O
技術介紹
根據《民用建筑設計通則》，高于24米或超過10層的建筑屬于高層建筑。隨著經濟發展，又涌現出一批高于100米的建筑，它們被稱為超高層建筑，公眾習慣將其稱為“摩天大樓”。高層建筑一尤其是外觀怪異的高層建筑，一般是鋼結構建筑或部分采用鋼結構。常用的建筑結構鋼為Q235、Q345等，由于鋼材中的碳在高溫條件下造成脫碳，造成鋼材強度降低，長期處在高溫環境中(600°C -900°C)會造成鋼材中鐵元素的氧化，完全·喪失鋼材的性能，當溫度高于鋼材熔點時，會造成鋼結構熔化坍塌。對于這些摩天大樓，盡管鋼結構具備主體結構比較輕、建造快、現場施工量小的優點，但其致命弱點是怕火，雖然鋼本身并不燃燒，但普通鋼材在600°C的環境下，強度就很差，根本無法支撐建筑物重量。所以，鋼結構安裝后會在表面噴涂一層厚厚的防火涂料，一般涂料保證的耐火時限為2 3小時，以供建筑內部的人員逃生。一旦大火燒過，鋼結構往往嚴重受損。例如，2001年9月11日，美國世貿中心雙塔被恐怖份子用民航客機自殺式撞擊最終倒塌。一架起飛重量160噸，滿掛油料是45噸的波音767型飛機，撞擊北塔；18分鐘后，另一架起飛重量100噸，滿掛油料是30噸的波音757型飛機，撞擊南塔。刨除飛行消耗，雙塔被撞時各被澆灌了小于30多噸高燃值的航空燃油，燃燒時高達1000°C的高溫，使鋼結構變軟，鋼結構承受不了上面的重量，瞬間倒塌。再如，2009年2月9日，在建的中國中央電視臺新臺址園區文化中心發生特別重大火災事故。造成直接經濟損失巨大，要想保證整個大樓的結構，首先必須補償因受火災導致的鋼結構強度降低的問題。為了增加鋼結構的強度，不得不耗費巨資，采用多層碳纖維的方式，在盡量減輕結構重量的前提下、補償鋼結構的強度。目前解決鋼結構的抗高溫能力，主要從提高鋼結構耐火極限和迅速降低火場溫度兩方面考慮，主要方法有1、阻隔溫度，提高鋼結構耐火極限，鋼結構防火主要采用防火涂料、發泡防火漆和外包防火層等方法。2、迅速排煙，降低火場溫度。無論采用哪種方式都是采用被動保護的方式或者改變外圍環境條件力圖解決鋼結構的抗高溫能力，這兩種方式一是無法從根本上解決鋼結構的抗高溫能力，二是還受到滅火時間的限制，一般鋼結構耐火時限為2-3小時，如果滅火時間太長，所有的保溫材料的溫度與鋼結構的溫度將趨于極限，防護能力都會大大削弱，鋼結構的強度降低或喪失金屬強度造成鋼結構坍塌。此外，鋼結構建筑物一旦失火，還不能用水直接滅火，如果救火時澆水，對其破壞將更加嚴重。鋼結構高層建筑即使發生不大的火災，技術上也必須拆除才能保證安全。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的不足，本技術提供了一種耐高溫的建筑鋼結構，建筑鋼結構不僅具有鋼結構的結構強度作用，而且具有主動傳熱、散熱的特性，能防止和延緩在火災中鋼結構強度降低，避免或降低建筑物受損程度，同時為建筑物中的人員爭取寶貴的逃生時間。本技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種耐高溫的建筑鋼結構，包括結構為H型或C型的建筑型鋼，其特征是所述的建筑型鋼上沿長度方向設有用于傳熱的熱管，所述的熱管與建筑型鋼之間具有傳熱結合面，熱管的蒸發段位于室內，熱管的冷凝段位于室外，在熱管的冷凝段設有冷卻水噴淋系統。 所述的熱管為重力熱管或內壁加吸液芯的熱管。所述的熱管與建筑型鋼為一體式，建筑型鋼是熱管的一部分。所述的熱管與建筑型鋼為分體式，外加熱管被固定在建筑型鋼上，在傳熱結合面上涂有導熱硅脂。所述的建筑型鋼包括鋼立柱和鋼梁。所述的鋼立柱和鋼梁具有各自獨立的熱管。所述的鋼立柱和鋼梁具有一體式的連體熱管。在熱管的冷凝段設有散熱鰭片。所述的熱管具有一個平面作為傳熱結合面，該熱管的平面部分與建筑型鋼的一個平面接觸。所述的冷卻水噴淋系統，包括水泵、水泵與噴淋頭之間的連接管路，在冷凝段的熱管壁上設置有溫度傳感器，所述的傳感器發出信號控制與其電連接的水泵開啟和關閉。本技術的有益效果是本技術提供了一種應用熱管防止和延緩在火災中鋼結構強度降低的裝置，當鋼結構房屋發生火災導致房屋鋼結構強度降低時，利用熱管將鋼結構的熱量傳遞到建筑外部，通過水冷將熱量放散到環境中，防止或延緩房屋鋼結構強度降低的裝置。本技術不僅能夠防止和延緩鋼結構性能降低，避免或降低建筑物受損程度，同時為建筑物中的人員爭取寶貴的逃生時間。與現有技術相比，本技術的有益效果表現在I)該裝置既具有鋼結構的作用，又具有熱管主動傳熱、無動力傳熱和散熱的特性，為一種復合型鋼結構型材。2)該裝置解決了在鋼結構建筑內部失火時，不能采用噴水滅火的問題，又解決了失火時一般鋼結構耐火時限超過2-3小時引起鋼結構強度降低會喪失結構強度造成鋼結構坍塌的問題，屬于一次投入，常年收益。3)在散熱段管壁上設置溫度傳感裝置和自動噴水系統實現火災發生時對建筑型鋼的自動降溫，火滅時恢復常態的功能。4)無論采用一體式還是采用分離式的熱管，在防止和延緩房屋鋼結構強度減弱的同時，又加強了房屋鋼結構自身的強度，使鋼結構更加穩固。附圖說明以下結合附圖和實施例對技術進一步說明，圖I為本技術系統圖；圖2為本技術實施例一分離式型材結構圖；圖3為本技術實施例二一體式結構之半圓形熱管型材結構圖；圖4為本技術實施例三一分體式結構之矩形熱管型材結構圖；圖中，I鋼立柱，2第一熱管，20傳熱工質腔體，21第一熱管冷凝端，22第一熱管測溫點，3第二熱管，31第二熱管冷凝端，32第二熱管測溫點，4第三熱管，41第三熱管冷凝端，42第三熱管測溫點，5第四熱管，51第四熱管冷凝端，52第四熱管測溫點，6冷卻水噴淋系統，7鋼梁。具體實施方式如圖1，一種耐高溫的建筑鋼結構，包括結構為H型或C型的建筑型鋼，所述的建筑型鋼包括鋼立柱I和鋼梁7。所述的建筑型鋼上沿長度方向設有用于傳熱的熱管，以左右兩側的鋼立柱I和鋼梁7為例，在左側鋼立柱I上設有第一熱管2，在左側鋼梁7上設有第二熱管3，第一熱管2和第二熱管3在鋼梁7的部分平行延伸穿出屋頂之室外；同樣，在右側鋼立柱上設有第三熱管4，在左側鋼梁上設有第四熱管5，第三熱管4和第四熱管5在鋼梁的部分平行延伸穿出屋頂之室外.所述的各熱管可采用重力熱管或內壁加吸液芯的熱管。其原理是在由金屬管殼密閉的腔體內設有傳熱工質(純水或其他傳熱工質)，熱管的一端為蒸發段，另一端為冷凝段，當熱管的一端受熱時，傳熱工質蒸發將熱量迅速傳遞到冷凝段，傳熱工質的熱量在冷凝成釋放后變成液體，在重力的作用下回流到蒸發段，形成循環往復的傳熱過程。所述的熱管與建筑型鋼之間具有傳熱結合面。熱管的蒸發段位于室內，熱管的冷凝段(包括第一熱管冷凝端21，第二熱管冷凝端31，第三熱管冷凝端41，第四熱管冷凝端51)均位于室外，在熱管的冷凝段設有冷卻水噴淋系統6。當鋼結構房屋發生火災導致房屋立柱、鋼梁等鋼結構強度降低時，利用熱管將鋼結構的熱量傳遞到建筑外部，通過水冷將熱量放散到環境中，防止或延緩房屋鋼結構強度因高溫而降低的裝置。如圖2，所述的熱管與建筑型鋼為分體式，以第一熱管2為例，外加的第一熱管2被固定在H型建筑立柱鋼I本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種耐高溫的建筑鋼結構，包括結構為H型或C型的建筑型鋼，其特征是所述的建筑型鋼上沿長度方向設有用于傳熱的熱管，所述的熱管與建筑型鋼之間具有傳熱結合面，熱管的蒸發段位于室內，熱管的冷凝段位于室外，在熱管的冷凝段設有冷卻水噴淋系統。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：魏冉，李致遠，
申請(專利權)人：魏冉，李致遠，
類型：實用新型
國別省市：