钢结构厚型防火涂料抗开裂性能测试
看到一篇关于钢结构厚型防火涂料抗开裂测试的文章,觉得挺好,和钢结构厚型防火涂料用户分享一下。钢结构因其自身强度高、重量轻、抗震性能佳和可靠性高等众多突出的优点被工程师们所青睐。近年来,随着我国城市化进程的加快,各大城市为了充分提高城市空间利用率、采用钢结构建造的高层建筑越来越多。但相对于混凝土、砖石等其他建筑材料而言,钢材的耐火性能较差。当温度为500 ℃左右时,钢材的屈服强度将降至常温下强度的一半。提高钢结构抗火性能的主要方法有:水冷却法;单面屏蔽法;浇筑混凝土或砌筑耐火砖;采用耐火轻质板材作为防火外包层;涂抹防火材料;采用耐火耐候钢材等。其中,厚型钢结构防火涂料是一种应用广泛钢结构防火措施。在钢结构防火涂料中水泥基钢结构厚型防火涂料可提供长达3 h的耐火保护,这一特性吻合了目前我国在建高层钢结构建筑柱子耐火时限3 h的设计要求,从而成为众多高层建筑防火措施的选择。
高层钢结构建筑不同于一般钢结构建筑,其在使用期间会受到风荷载等导致的荷载水平较低但频度较高的可变荷载作用,也可能遭遇到高烈度罕遇地震引起的大变形往复荷载作用。然而相对于钢构件本身材料而言,钢结构厚型防火涂料的力学性能较差,在遭遇地震和恐怖爆炸等偶然性事故灾害时,涂装在钢结构上的厚型钢结构防火涂料NH(BT-03)因受到的大变形荷载反复作用下,有可能开裂、破损甚至脱落,对钢结构构件在承受该类灾害后的抗火性能造成很大影响。
为了评估目前在我国应用广泛的水泥基室内厚型防火涂料在高层钢结构建筑上的适应性,为钢结构防火涂料的设计提供参考,对涂有厚型防火涂料的钢结构构件进行不同荷载水平的往复加载试验,模拟地震等罕遇荷载下的钢结构的变形情况,考查往复大变形荷载作用下,钢结构厚型防火涂料的开裂和附着性能,评估高层钢结构建筑用厚型防火涂料进行防火保护的可行性。
1 试验部分
1.1 试验内容
为实现上述目的,本试验不考虑防火涂料厚型因时间和环境等因素导致粘结附着力等物理性能退化(老化)的影响。将测试涂装有厚型防火涂料的钢构件在大变形往复荷载作用下的性能。主要模拟带厚型防火涂料钢构件在遭遇罕遇地震作用条件的性能,考查钢构件上厚型防火涂料在这种荷载作用时的开裂、损坏和脱落情况。
1.2 试件的设计
大变形往复加载测试用试件为焊接H型截面钢柱构件,构件数量为2个,钢柱总高度1.60 m,加载点离柱脚高度为1.50 m,柱子采用200 mm×150 mm×6 mm×10 mm的焊接H型柱。钢柱材料为Q235结构钢,柱脚连接螺栓采用10.9级高强螺栓。钢柱试件柱脚采用固接,在柱顶施加侧向集中荷载,在腹板上每隔500 mm设置一道加劲肋,防止加载过程中腹板局部失稳;在柱脚设置靴梁,加强柱脚并防止底板弯曲;在柱顶加载点处翼缘上加焊200 mm×200 mm×10 mm钢板,用于与作动器加载头的连接,施加的水平荷载使试件产生绕强轴的弯矩作用。
1.3 加载方案
构件下端部采用刚接设计,固定在预先设计的底座上,柱脚与底座通过高强螺栓连接,柱顶为自由端,加载位置在柱顶加强处,连接形式为铰接。通过安装在柱顶的作动器施加往复加载。
采用位移控制在柱顶施加荷载,每级位移循环3次。
1)每级加载位移量为7 mm;
2)加载初期,每级加载位移量为上级加载位移量的1.4倍;
3)当构件出现屈服之后,增长倍数改为1.3;
4)当试件破坏时,试验停止。
1.4 试件的涂装
根据GB 50016—2014《建筑设计防火规范》要求,建筑的高耐火等级为a级,对应a级耐火等级的建筑钢结构柱的耐火时限要求为3.0 h,因此对本试验的钢柱试件按3.0 h耐火时限要求采用厚型防火涂料NH(BT-03)进行防火保护。按3.0 h耐火时限钢结构厚型防火涂料要求进行防火保护,设计涂料厚度为26 mm,施工工法为喷涂粘钉挂网工法。
2 测试过程及现象
2.1 大变形往复加载测试
大变形往复加载试验时,主要采用位移计测量柱顶的侧向位移和柱脚的转动,采用水平位移计测量柱顶荷载作用方向的位移(D2)及水平面内垂直于力作用方向的位移(D1),在柱脚底板上布置竖向位移计,测量柱脚底板两边的竖向位移,进而得到柱脚的转角,荷载的大小通过作动器的内置传感器测量得到。
2.2 试验现象
本次试验主要研究内容为钢结构厚型防火涂料的破损形态,由于厚型室内防火涂料表面粗糙,质地疏松,难以用传感器测量其应力和应变,厚型钢结构 防火涂料对钢构件的刚度和承载力基本没有影响,主要通过肉眼观察其表面状态来判断其状态。柱顶的力-位移关系仅反映加载历程及构件本身对荷载的行为反应,与有无防火涂料差别不大。但构件变形的大小程度会影响防火涂料的附着性能,影响防火涂料的开裂、损坏与脱落。因此构件的受力和变形与防火涂料的破损有直接关系。
2.2.1 试件1
试件1防火涂料的实测平均厚度为28.25 mm,试件1实际加载历程见表1,每级位移往复3次。
表1 试件1加载历程

加载级数

1

2

3

4

5

6

7

8

9
加载位移值/mm ±7.0 ±9.8 ±13.7 ±19.2 ±26.9 ±37.7 ±55.0 ±77.0 ±102.0

试验开始前,试件1上的钢结构厚型防火涂料无可见裂缝。前3级荷载过程中,试件均未出现可见裂缝。加载至4级(19.2 mm)时,靴梁顶部与钢梁翼板交接处首先产生裂缝,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合;加载至5级(26.9 mm)时,同一翼板两侧靴梁上的裂缝发生贯通,且靴梁与底板连接处、柱底翼缘与腹板连接处产生细微裂缝,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合;加载至6级(37.7 mm),靴梁周围的裂缝加宽,且向翼板内侧延伸,同时500 mm高度处加劲板对应的翼缘板外侧产生细微裂缝,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合;加载至7级(55.0 mm),靴梁处裂缝沿翼板侧面向上延伸,接近加劲板,翼板内侧裂缝延伸至腹板,贯通整个腹板高度,大裂缝宽度达到1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合;加载至8级(77.0 mm),靴梁周围的裂缝和翼缘板侧面的裂缝进一步加宽,已经可以看见钢梁板,荷载恢复至零时,裂缝不能闭合,大裂缝宽度达到1.0 mm;加载至9级(102 mm),可以从裂缝中看到翼缘板发生很明显的屈曲裂缝宽度接近40 mm,钢梁塑性变形很大,截面局部屈曲严重,可以认为钢梁已经破坏,荷载回复到零后,钢梁变形不能恢复,防火涂料裂缝不能闭合,裂缝宽度仍然保持在20 mm以上,试验结束。
2.2.2 试件2
试件2钢结构厚型防火涂料的实测平均厚度为29.50 mm,试件2实际加载历程见表2,1 ~ 7级每级位移往复3次,第8级往复加载一次后试验结束。
表2 试件2加载历程

加载级数

1

2

3

4

5

6

7

8
加载位移值/mm ±9.8

±13.7 ±19.2 ±26.9 ±37.7 ±52.7 ±73.8 ±103.3

试验开始前,试件2上的防火涂料未出现干缩裂缝。1级荷载(9.8 mm)未产生裂缝。第2级荷载(13.7 mm),靴梁顶部与钢梁翼缘板连接处首先出现细微裂缝,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合。第3级荷载(19.2 mm),原有裂缝向两头延伸,在一侧的翼缘外侧裂缝发生贯通,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合。第4级荷载(26.9 mm),另一侧翼缘两边靴梁顶部的裂缝贯通,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合。第5级荷载(37.7 mm),翼缘与腹板连接处及翼缘侧出现细微裂缝,原有裂缝加宽,大裂缝宽度不超过1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合。6级荷载(52.7 mm),靴梁顶部的裂缝向上延伸,大裂缝宽度达到1.0 mm,荷载恢复至零时,裂缝闭合。7级荷载(73.8 mm),靴梁顶部裂缝继续向上延伸,至500 mm高度加劲板附近,且横向延伸至钢梁腹板中部,荷载恢复至零时,裂缝不能闭合,大裂缝宽度超过1.0 mm。8级荷载(103.3 mm)往复加载一周后,靴梁顶部及其沿翼缘侧面向上延伸的裂缝显著增宽,钢柱翼缘明显屈曲钢梁塑性变形很大,截面局部屈曲严重,荷载比第7级大幅下降,可以认为钢梁已经破坏,荷载回复到零后,钢梁变形不能恢复,防火涂料裂缝不能闭合,裂缝宽度仍然保持在20 mm以上,试验结束。
由上述对试件1和试件2的测试可知,2个试件呈现的防火涂料破坏情况大致相同,主要的破坏裂缝均从靴梁上部开始产生,随荷载增加,钢梁四个角上的靴梁处裂缝从翼缘外侧和内侧贯通,然后沿翼缘板侧面向上延伸,在柱顶变形不超过53.0 mm(试件1为55.0 mm,试件2为52.7 mm)时,防火涂料的大裂缝宽度不超过1.0 mm,在荷载恢复到零时裂缝能够闭合,此后随着柱顶位移增加,加载过程中这些裂缝不断加宽,试验结束时,钢梁翼缘明显屈曲,防火涂料裂缝大宽度超过30.0 mm,局部防火涂料与钢梁明显分离。根据GB 14907—2002《钢结构防火涂料》,当厚型防火涂料的裂缝宽度不超过1.0 mm时,不会影响其性能,因此可以认为当试件的变形不超过53.0 mm时,防火涂料没有破坏。
3 结语
根据GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》规定,多、高层钢结构多遇地震下弹性层间位移角限值为1/250,罕遇地震下弹塑性层间位移角限值为1/50。根据本试验试件的钢柱高度(1 500 mm),相应的柱顶位移限值分别为6.0 mm和30.0 mm。从大变形往复加载试验中厚型防火涂料的开裂情况可知,在多遇地震下(对应试件1和试件2中的1级荷载),涂料不开裂。因此,该厚型防火涂料(平均厚度28.25 mm)在经历设计罕遇地震作用后仍能附着在钢构件的表面,并且不会产生影响其防火保护功能的裂缝,表现出可靠的附着性能,从而保证了防火保护的持续性。总之,采用水泥基厚型钢结构防火涂料,经过粘钉包网工法施工进行高层钢结构建筑的耐火保护是可靠的。
虽然钢结构厚型防火涂料组成成分的颗粒较大,涂层外观不平整,影响建筑的整体美观,多用于结构隐藏工程,但是室内钢结构厚型防火涂料的成分多为无机材料,其防火性能稳定,长期使用效果较好。

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#美容养生[超话]# 腹胀、腹痛、食欲差,这是怎么回事?怎么破?

“感觉肚子里有太多的气”、“好像没有吃多少,却有种饱饱滞滞,吃撑的感觉”,这些都是腹胀患者常见的症状表现。通常来说,腹胀多由于饮食不慎、久坐少动、情绪不畅等因素所导致,只要多运动,注意饮食以及调畅情绪即可在一定程度上缓解腹胀。

然而,现实生活中,有部分人腹胀反反复复,用过不少方法也依然得不到改善。前段时间来诊的王女士就是如此,王女士今年49岁,自述“腹胀、腹痛、食欲差、消廋”2年多,以脘腹胀痛,夜间加重最为明显,时而出现两胁胀满以及反酸烧心,食欲差,进食后上腹不适加重,近2年来日渐消瘦,经常感到乏力、倦怠,失眠;已停经5年。

王女士曾在当地医院就诊,服铝碳酸镁咀嚼片等治疗,腹痛症状减轻,但腹胀并无较大的改善。后加用四磨汤、胃苏颗粒等中成药,仍效果不佳。自述每晚必须在床边行走多时腹胀方能缓解,严重影响睡眠。

来诊前一个月在当地医院检查,腹部超声提示“肠管充气”,胃镜结果提示“慢性浅表性胃炎”,胃黏膜活检示“中度慢性浅表性胃炎伴肠上皮化生”。此外,可见其面色晦滞,毛发、肌肤无光泽,舌象可见舌质淡黯,舌苔薄白。根据王女士的症状、舌诊等,中医辨证为气滞血瘀,胃络瘀阻。

事实上,在大多数顽固性腹胀的患者中,由气滞血瘀,胃络瘀阻所致的腹胀也较为多见。

#为什么气滞血瘀# ,#胃络瘀阻会导致顽固性腹胀呢# ?

腹胀,在祖国医学中属于“痞满”范畴,主要表现为上腹胀满不适,中医认为,该病多由脾胃功能失调所致,病机总属脾胃升降功能失常,气机不畅。因此,但凡损伤脾胃运化功能的因素均可引起腹胀。

比如我们常说的致病因素“痰湿”,顾名思义,“痰”是粘滞的,而身体有“湿气”则好比穿上湿衣,会让我们浑身不舒爽。

当身体内有痰湿蕴结于肠胃时,就会阻滞身体的气机,在病机上形成胃气不能顺降的恶性循环,在症状上体现为腹胀感加重,并伴食欲不振,排便不爽等。

又比如一生气就感觉胃里生出很多气,或生气时出现腹胀加重,其实多与肝气不舒有关。

肝属木,脾属土,两者存在相生相克的关系,而我们的肝主情志,当一个人处于紧张焦虑、担忧、闷闷不乐等负面情绪中,主情志的肝,就会克伐脾土,肝气不舒,便会来欺负脾胃,脾胃的功能受到影响,脾胃无法正常地消化,自然而然就会导致腹胀等不适。另一方面,肝气不舒,身体的气机无法畅达,气滞留在身体里,也会导致肚子胀得很难受。

此外,中医也讲“久病致瘀”,乐启生中医团队指出,脾胃长期气虚,脾胃的运化受纳功能失常,气血生化乏源,气虚血少,血运乏力而生瘀;

脾主升清,脾好比运输食物营养物质的快递公司,胃主降浊,好比城市的垃圾运输车,负责运输食物消化后的糟粕,当脾胃失调时,清气遏而不升,浊气逆而不降,就会气滞生瘀;另外,外来寒邪或阴寒内盛也可导致气血凝滞;热结气壅日久,痰热互结亦致血瘀。

正如《诸病源候论》中所讲“血气痹塞不通而成痞”,乐启生中医团队认为,瘀血是许多慢性病、疑难病共同的病理因素,而且瘀血留滞,日久入络,胃络瘀阻,胃失滋润荣养也会导致腹胀的发生。

膈下逐瘀汤加减,活血祛瘀、行气消胀!

临床上,也有不少腹胀的患者表示曾用过中药治疗,腹胀依然反复,其实,这一类顽固性腹胀应用一般的辨证施治无明显疗效,个中原因在于除肝脾不调外,还可能存在脾胃虚寒、胃络瘀阻、肺失宣发等病机,需仔细辨识。

比如上面的案例,根据王女士的病情辨证为气滞血瘀,胃络瘀阻,故治以活血祛瘀、行气消胀,方选膈下逐瘀汤加减。

拟方:五灵脂,当归,川芎,桃仁,牡丹皮,赤芍,乌药,延胡索,香附,红花,蒲黄,炙甘草;7剂,每日1剂,水煎服。

服上方后,王女士前来复诊,自述腹胀明显改善,夜间睡眠增加至6-7小时,仍时有上腹痛、烧心、反酸,食欲欠佳,排气少,舌象同前。守上方加减,调整药方用药,去乌药,加丹参、砂仁、青皮,继续服14剂。

三诊:患者诉复诊明显改善,夜间可安睡7小时,食欲改善,体质量约增加2kg,精神及体力明显好转,调整方药,嘱咐继续服14剂巩固疗效。

这个案例中,王女士腹胀长达2年多,曾服用促胃肠动力药物及胃苏颗粒、四磨汤均无明显改善。考虑到王女士夜间睡眠差的情况,而且面色晦滞、毛发肌肤无光泽,结合舌黯等,辨为血瘀之证;另外,“肠管充气”可作为气机阻滞的参考。

其病程较长,由气及血,而血瘀又使气滞加重,此为络脉瘀阻而载气不能所致。总而言之,瘀血是其腹胀顽固持久的重要因素之一,同时也是慢性胃炎形成和发展的病理过程,故王女士的主要病机是气滞血瘀,故选用膈下逐瘀汤加减调理。

需要注意的是,中医讲究“辨证施治,治病求本”,治本的关键在于辨证,因此用药也需根据实际病情调整,王女士的首诊方中,以膈下逐瘀汤作为基础方,加用蒲黄,与君药五灵脂相须为用,增强活血祛瘀、散结止痛的功效。

二诊时腹胀、睡眠明显改善,故守方加丹参、砂仁、青皮,即丹参饮之意,全方注重行气活血,力大而专,后续随访也可见其腹胀等症状均明显改善。

总的来说,导致腹胀的病因有很多,情志养脾是人们很容易忽视的一部分原因,又比如,胀气的人,脾胃多有虚寒,脾阳不足,没有办法推动气往下走,便会出现胀满,此时如果再吃生冷,导致虚寒加重,就会更加胀气,因此,长期腹胀反复发作,一定要辨证求因,根据腹胀的病因病机根源调理,从而摆脱腹胀困扰。


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