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石油化工裝置管廊防火方案探討

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石油化工裝置管廊防火方案選擇要綜合考慮結(jié)構(gòu)和防火的要求。本文對鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)管廊的防火方案進行了探討，認為選用鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案具有成本低、工期短等優(yōu)勢。

管廊防火方案探討

隨著石油化工裝置設(shè)計產(chǎn)能的不斷提高，裝置規(guī)模逐漸大型化，裝置防火方案的選擇愈加重要。裝置防火方案的選擇要考慮結(jié)構(gòu)和防火材料、成本、工期等因素。本文結(jié)合沙特某煉油一體化工程項目中管廊防火方案的選擇，對鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)管廊防火方案進行了探討。

1 結(jié)構(gòu)特點

1.1 鋼結(jié)構(gòu)的特點

（1）強度高、重量輕。鋼材不僅具有較高的抗壓強度，還具有較高的抗拉強度和抗剪強度，可以用來抵抗任何組合形式的荷載，通常鋼的強度是高強度混凝土的近4倍以上，其屈服點較混凝土和木材要高得多；在承載力相同的條件下，鋼結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)相比，構(gòu)件較小，重量較輕，便于運輸和安裝。

（2）制作、安裝工業(yè)化程度高，施工周期短。鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)具備成批大件生產(chǎn)和高度準確性的特點，可以采用工廠制作、工地安裝的施工方法，所以其生產(chǎn)作業(yè)面多，可縮短施工周期，進而降低造價、提高效益。

（3）抗震及抗動力荷載性能好。鋼結(jié)構(gòu)因自重輕、質(zhì)地均勻，各向同性，彈性模量大，有良好的塑性、韌性，因而抗震及抗動力荷載性能好。

（4）具有一定的耐熱性。溫度在250℃以內(nèi)，鋼的強度變化很小，溫度達到300℃以上，強度逐漸下降，達到450～650℃時，強度降為零。因此，鋼結(jié)構(gòu)可用于溫度不高于250℃的場合。在自身有特殊防火要求的結(jié)構(gòu)中，鋼結(jié)構(gòu)必須用耐火材料予以維護。

（5）鋼結(jié)構(gòu)抗腐蝕性較差。鋼結(jié)構(gòu)的最大缺點是易于銹蝕。新建造的鋼結(jié)構(gòu)一般都需要除銹、鍍鋅或刷涂料。使用過程中要定期修補防腐涂裝，維護費用較高。目前國內(nèi)外正在發(fā)展不易銹蝕的耐候鋼，可大量節(jié)省維護費用，但還未能廣泛采用。

1.2 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的特點

（1）耐久性好。能夠充分合理的利用鋼筋（高抗拉性能）和混凝土（高抗壓性能）兩種材料的受力性能，混凝土的強度隨時間的增長還有所提高，所以其耐久性較好，在一般環(huán)境下，鋼筋受到混凝土的保護而不易生銹，正常使用條件下不需要經(jīng)常性的保養(yǎng)和維修。

（2）可模性好。新拌和的混凝土是可塑的，可根據(jù)需要設(shè)計制成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件。

（3）整體性好?，F(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體性好，通過合適配筋可獲得較好的延性，有利于抗震、防爆和防輻射，適宜保護結(jié)構(gòu)。

（4）耐火性好?；炷潦遣涣紝狍w，遭遇火災(zāi)時，因鋼筋有混凝土包裹而不致很快升溫失去承載力，與鋼結(jié)構(gòu)相比具有較好的耐火性。

（5）易于就地取材?；炷了玫脑牧现姓己艽蟊壤氖雍蜕白?，產(chǎn)地普遍，便于就地取材。

（6）自重大。相對于鋼結(jié)構(gòu)來說，混凝土結(jié)構(gòu)自重偏大，這對于建造大跨度結(jié)構(gòu)是不利的。

（7）混凝土抗拉強度較低，易裂。由于混凝土的抗拉強度較低，在正常使用時，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)往往帶裂紋工作，裂紋存在會影響結(jié)構(gòu)的正常使用性和耐久性。

（8）費工、費模板、周期長。施工比較復(fù)雜，工序多，施工受季節(jié)、天氣的影響也較大。

（9）補強修復(fù)困難。新老混凝土不易形成整體，混凝土結(jié)構(gòu)一旦破壞，修補和加固比較困難。

2 管廊防火方案

2.1 模型選擇

本文選擇沙特實施的某煉油一體化工程項目的管廊防火方案為探討模型，選擇高度為20m，寬度為10m的典型管廊截面作為分析模型，并按照結(jié)構(gòu)不同分為三種類型。截面示意圖如圖1所示。

圖1 截面示意圖

2.2 優(yōu)缺點分析

2.2.1 鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案（如表1所示）

表1 鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案

2.2.2 鋼筋混凝土管廊防火方案（如表2所示）

2.2.3 鋼筋混凝土+鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案（如表3所示）

表2 鋼筋混凝土管廊防火方案

方成評案本價鋼22結(jié)16構(gòu)8方最8管4案低8廊美防元火鋼2筋24混2火7凝一9方0土般1案管美廊元防鋼構(gòu)2筋2管7混8廊4凝最2防7土高0火+美方鋼元案結(jié)

3 工程案例

在沙特某煉油一體化工程項目管廊防火方案實施過程中，鋼結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土混凝土、鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土相結(jié)合的管廊防火方案的工程成本、進度、安全等指標區(qū)別明顯。

（1）成本。項目管廊防火方案進行成本分析，三種方案的成本分別如表4所示。

（2）進度。采用鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案的工期比采用其他兩種方案的平均周期縮短5個月。

（3）安全。采用鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案的現(xiàn)場施工安全事故率僅為其他兩種方案均值的48%。

4 結(jié)論

通過以上探討，可以看出鋼結(jié)構(gòu)管廊不僅在強度、剛性和塑性方面比鋼筋混凝土具有優(yōu)勢，同時，鋼結(jié)構(gòu)管廊防火方案具有綜合成本低，施工周期大大縮短，安全事故率低，交叉施工便于組織協(xié)調(diào)，工程質(zhì)量容易控制，設(shè)計變更和現(xiàn)場修改方便等優(yōu)勢。

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