[发明专利]封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法

说明书

本发明公开了封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法，包括以下步骤：步骤一、建立由封闭模块内部立柱的轮廓以及在每一根防火立柱上所涂覆的复合防火涂层构成的传热模型；步骤二、确定每一根防火立柱的每层防火涂层的导热系数，然后对比同一根防火立柱的各层防火涂层导热系数，选出每一根防火立柱的各层防火涂层导热系数中的最大导热系数；步骤三、求解出满足复合防火涂层耐火极限的单层防火涂层厚度；步骤四、求解各层防火涂层的最佳厚度。采用本方法既能满足钢结构的防火要求，同时又能提高经济效益。

技术领域

本发明涉及防火涂层的厚度优化方法，尤其涉及封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法。

背景技术

海洋工程中，钢结构的防火是一个不可回避的问题。钢结构防火的主要方式是在钢结构表面涂覆防火涂层，以防止钢构件在火灾中迅速升温而挠曲变形坍塌，提高钢结构的耐火极限，减轻钢结构的火灾损失，避免钢结构建筑在火灾中局部和整体倒塌而造成人员伤亡及疏散和灭火的困难，对海洋工程中的钢结构建筑进行结构防火保护是非常必要的。封闭模块的内部立柱通常采用钢结构焊接而成，可分为垂直立柱和斜立柱两部分，垂直立柱为主要的承重结构，斜立柱为主要的固定支撑结构，为了防止封闭模块内部立柱在火灾中迅速升温而挠曲变形坍塌,在海洋工程的防火中需要进行重点保护,通常需要设定多层防火涂层。而众所周知，防火涂层越厚，耐火极限越高，但经济性越差，施工成本也随着增加；而现阶段，随着施工成本和材料费用的提高，防火涂层的厚度不能单纯的依靠厂家给定的设定值来确定，需要综合考虑到防火使用性能、施工成本等内容。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种既能满足钢结构的防火要求，同时又能提高经济效益的封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法，包括以下步骤：

步骤一、建立由封闭模块内部立柱的轮廓以及在每一根防火立柱上所涂覆的复合防火涂层构成的传热模型；

步骤二、确定每一根防火立柱的每层防火涂层的导热系数，然后对比同一根防火立柱的各层防火涂层导热系数，选出每一根防火立柱的各层防火涂层导热系数中的最大导热系数；

步骤三、将每一根防火立柱的传热模型导入有限元分析软件，设定每一根防火立柱的复合防火涂层的耐火极限，并以每一根防火立柱的各层防火涂层导热系数中的最大导热系数为分析条件，当每一根防火立柱只采用与最大导热系数对应的单层防火涂层时，求解出满足复合防火涂层耐火极限的单层防火涂层厚度；

步骤四、以每一根防火立柱的复合防火涂层的厚度之和等于单层防火涂层厚度以及各立柱上的各层防火涂层的厚度大于0为约束条件，计算每一根防火立柱在各层防火涂层为不同厚度时的总经济费用，并引入惩罚因子，建立复合防火涂层费用增广目标函数，利用模式搜索法反复迭代求解在各层防火涂层为不同厚度时复合防火涂层费用增广目标函数的值，当复合防火涂层费用增广目标函数的值最小时，得到每一根防火立柱相对应的各层防火涂层的厚度则为各层防火涂层的最佳厚度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本方法避免了因施工成本、材料价及防火要求的变化造成的资源浪费，既能满足钢结构的防火要求，同时又能提高经济效益。

附图说明

图1是本发明的封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法的流程图。

图2是本发明的防火立柱上所涂覆的防火涂层构成的传热模型的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细描述。

下面结合附图对本发明的封闭模块内部立柱的防火涂层的厚度优化方法，包括以下步骤：