消防工程 - 建筑物的耐火性及構(gòu)件的破壞特點

1、一、建筑材料的耐火性能 建筑物是由各種建筑材料建造起來的。根據(jù)使用功能，建筑材料主要可分為結(jié)構(gòu)材料和裝修材料兩大類。結(jié)構(gòu)材料(如混凝土、鋼材、粘土磚等)的作用是組成結(jié)構(gòu)構(gòu)件并承受各種載荷，維持建筑物的框架結(jié)構(gòu)不變；裝修材料（各種飾面材料、木材及各種塑料、聚合物等）的作用是美化室內(nèi)環(huán)境，給人們創(chuàng)造一個良好的生活或工作環(huán)境。此外，建筑材料還包括多種功能不同的材料，如保溫材料、隔熱材料及防水材料等。這些建筑材料在高溫下的性能直接關(guān)系到建筑物火災危險性的大小以及發(fā)生火災后火勢蔓延擴大的速度。建筑材料的高溫性能主要包括以下五個方面，即：燃燒性能、力學性能、發(fā)煙性能、毒性性能和隔熱性能。(一) 混凝土的高

2、溫性能1、混凝土的熱學性能混凝土的熱學性能主要包括熱傳導系數(shù)、熱膨脹系數(shù)、熱容量以及質(zhì)量密度等四個參數(shù)。 一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(1) 導熱系數(shù) 混凝土的導熱系數(shù)是指單位溫度梯度下，通過單位面積等溫面的熱流速度，單位為W/m。它主要受骨料種類、含水量、混凝土配合比等因素的影響，常溫下混凝土的導熱系數(shù)約為1.63W/m。隨著溫度的提高，混凝土的導熱系數(shù)近似線性減小。當溫度小于100時，導熱系數(shù)主要受材料含水量的影響。但在高溫下，由

3、于水分的不斷蒸發(fā)，其影響越來越小。不同種類骨料(硅質(zhì)、鈣質(zhì)等)混凝土的導熱系數(shù)與溫度T的關(guān)系不同。(2) 熱膨脹系數(shù) 混凝土的熱膨脹系數(shù)不僅與混凝土本身的材料性能有關(guān)，還與構(gòu)件尺寸、約束條件、含水量等因素有關(guān)。混凝土的熱膨脹系數(shù)與溫度的關(guān)系可由下式表示： (6-18)式中： 混凝土的熱膨脹系數(shù)；T混凝土的溫度。(3) 比熱 雖然混凝土的熱容量受骨料種類、配合比和水分的影響，但這些影響都不大?；炷猎跍囟壬邥r熱容緩慢增加，在火災高溫下一般可取常值921J/kg。 一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四

4、、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點6100 . 6008. 0To(4) 質(zhì)量密度 由于加溫過程中水份的蒸發(fā)，混凝土的質(zhì)量密度在受熱過程中有所降低。輕骨料混凝土質(zhì)量密度的減小比一般混凝土的大些，但總的來說還是很小的。在實際計算時，都把混凝土的質(zhì)量密度看作常數(shù)。2、混凝土的力學性能(1) 混凝土的抗壓強度 混凝土的抗壓強度隨溫度升高而變化的規(guī)律是：在溫度300左右時，抗壓強度變化不大，甚至還略有增大。當溫度超過300以后，抗壓強度明顯下降，破壞形態(tài)也明顯變化。 從圖6-4可以看出，在高溫下，混凝土的抗壓強度基本上呈線性下降趨勢。在600時，其抗壓強度僅為常溫下的45%左右

5、；至1000時，幾乎完全喪失強度。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點圖6-4 混凝土的抗壓強度隨溫度的變化混凝土抗壓強度在高溫下迅速下降的原因： 混凝土各組成材料的熱膨脹系數(shù)不同。在高溫下，水泥石脫水收縮，而骨料受熱膨脹，由于脹縮不一，使混凝土中產(chǎn)生很大內(nèi)應力，破壞了水泥石與骨料間的粘結(jié)； 水泥石內(nèi)部產(chǎn)生一系列物理化學變化，如水泥主要水化物Ca(OH)2、水化鋁酸鈣等結(jié)晶水排除，使結(jié)構(gòu)變得疏松； 骨料內(nèi)部不均勻膨脹和熱分解。如花崗巖和砂巖內(nèi)

6、石英顆粒膨脹的方向性及晶形轉(zhuǎn)變（在溫度分別為573和870時），石灰?guī)r中CaCO3的熱分解（825時），導致骨料強度的下降。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點0.20.40.60.81.01.2020040060080010001200f fc c/f/fc0c0影響混凝土抗壓強度的因素： 加熱溫度：混凝土所受加熱溫度越高，抗壓強度下降幅度越大； 混凝土成分：骨料在混凝土組成中占絕大部分。骨料的種類、性質(zhì)將直接影響混凝土的高溫強度。用膨脹性

7、小、性能穩(wěn)定、粒徑較小的骨料配制的混凝土在高溫下抗壓強度保持較好； 消防射水：消防水急驟射到高溫的混凝土結(jié)構(gòu)表面，會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴重破壞。在火災高溫作用下，當混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度達到300左右時，其內(nèi)部深層溫度依然很低，消防水射到混凝土結(jié)構(gòu)表面后的急劇冷卻會使表面混凝土中產(chǎn)生很大的收縮應力，因而構(gòu)件表面出現(xiàn)很多由外向里的裂縫。當混凝土溫度超過500以后，從中游離的CaO遇到噴射的水流，發(fā)生熟化，體積迅速膨脹，造成混凝土強度急劇降低?；炷猎诨馂臈l件下溫度不超過500時，其強度在火災后可逐漸回升，一年后的強度可恢復到受熱前的90%；但在火災條件下溫度超過500時，其強度則不能恢復。一、一、建筑材料的

8、耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(2) 混凝土的抗拉強度 在常溫下，混凝土直接受拉容易開裂，斷裂前無明顯殘余變形。在火災時，混凝土因受熱膨脹，在混凝土內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力，并引起局部出現(xiàn)微縫。外部混凝土的開裂會將使內(nèi)部鋼筋直接暴露在火中。從50左右到600時，抗拉強度基本上是直線下降，到600時其值為零。(3) 粘結(jié)強度 鋼筋與混凝土的粘結(jié)強度是鋼筋與混凝土在界面的相互作用，通過這種作用來傳遞兩者的應力和協(xié)調(diào)變形。它的大小對構(gòu)件的裂縫、變形和承載能力有直接的影響

9、。高溫下，粘結(jié)強度的損失與混凝土的抗壓強度相比，粘結(jié)強度的損失要大得多。(4) 彈性模量 混凝土的彈性模量隨溫度的升高而降低，呈明顯的塑性性質(zhì)，其主要原因是：水泥石與骨料在高溫時產(chǎn)生差異，兩者之間出現(xiàn)裂縫，組織松弛以及混凝土發(fā)生脫水現(xiàn)象內(nèi)部孔隙率增加。高溫下混凝土內(nèi)部損傷在降溫時不可恢復。因此，在降溫過程中，彈性模量基本不變。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點3、混凝土的爆裂 在火災初期，混凝土的構(gòu)件受熱表層發(fā)生的塊狀爆炸性脫落的現(xiàn)象，稱為

10、混凝土的爆裂。它在很大程度上決定著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能，尤其是預應力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。(1) 影響爆裂的因素有：混凝土的含水率、密實性、骨料的性質(zhì)、加熱的速度、構(gòu)件施加預應力的情況以及約束條件等。(2) 解釋爆裂發(fā)生的原因有：蒸汽壓鍋爐效應理論和熱應力理論等。 根據(jù)耐火試驗，下列情況容易發(fā)生爆炸裂：耐火試驗初期；急劇加熱；混凝土含水率大；預應力混凝土構(gòu)件；周邊約束的鋼筋混凝土板；厚度小的構(gòu)件；梁和柱的棱角處以及工字型梁的腹板部位等。(3) 根據(jù)混凝土構(gòu)件爆裂發(fā)生的條件，可采取如下措施防止爆裂：設(shè)置阻火屏障；在構(gòu)件表面噴涂料或涂抹水泥砂漿，并內(nèi)設(shè)鋼絲網(wǎng)；避免使用石英骨料，且粒徑不宜過大；防止構(gòu)

11、件截面突變。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(二) 建筑鋼材的高溫性能 建筑鋼材可分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼材（各種型材、鋼材）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋兩大類。在建筑工程中常用的鋼材主要是普通碳素鋼和低合金結(jié)構(gòu)鋼。從防火角度來看，鋼材雖然屬于不可燃性材料，但耐火性能卻很差。1、鋼材的熱學性能 鋼材的導熱系數(shù)大、比熱小是造成鋼結(jié)構(gòu)在高溫下極易破壞的主要原因。(1) 導熱系數(shù) 通常鋼的導熱性能隨溫度升高而遞減，常溫下導熱系數(shù)為58w/m，但當溫度達到750

12、時，其導熱系數(shù)幾乎等于常數(shù)，約為30 w/m。鋼材導熱系數(shù)大是造成鋼結(jié)構(gòu)在高溫下極易破壞的主要原因之一。(2) 鋼材的比熱CP 鋼材的比熱隨溫度上升而緩慢增大，Cp與溫度T的關(guān)系可由下式表示： (KJ/kg) (6-19)一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點473. 0101 .20101 .38528TTCP(3) 熱膨脹系數(shù) 熱膨脹系數(shù)與溫度T的關(guān)系可由下式表示： (6-20)2、鋼材的強度 在高溫下，鋼材強度隨溫度升高而降低，降低的幅度

13、因溫度的高低和鋼材種類而不同。(1) 普通低碳鋼 普通低碳鋼在建筑結(jié)構(gòu)中應用非常廣泛，其應力應變曲線隨溫度升高而變化， 大量實驗表明：隨溫度的升高，應力應變 曲線形狀變化很大，溫室下屈服平臺明顯并呈現(xiàn)鋸齒狀；溫度升高，屈服平臺降低，鋸齒逐漸消失。如圖6-5所示。圖6-5 高溫下普通低碳鋼的應力-應變曲線一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點610036. 00 .11TLLs200400應力（kg/mm2）10203029.024.025.02

14、1.814.020100300500 一般來說，在350以下時，由于蘭脆現(xiàn)象，鋼材極限強度略有提高；當超過350時，強度開始下降；在500時強度降低約50%，600時降低約70%。此外，鋼材的屈服點隨溫度升高也逐漸降低，在500 時約為常溫的50%。另外，鋼材的屈服平臺逐漸降低并隨溫度的升高而逐步消失。(2) 高強硬鋼 高強硬鋼主要包括高碳鋼及用于預應力鋼筋混凝土構(gòu)件中的冷加工鋼筋及高強鋼筋等。這類鋼材往往無明顯的屈服臺階，高溫下的性能與一般鋼材不同。大量試驗表明：高強硬鋼與具有明顯屈服臺階的軟鋼相比，對溫度更為敏感。當溫度超過175以后，強度急劇下降，500時降至常溫強度的30%，溫度達75

15、0則完全喪失其強度。 所以，預應力構(gòu)件耐火性能要低于普通混凝土構(gòu)件，其原因除上述硬鋼對溫度比較敏感以外，還因為在高溫下預應力極易損失，使構(gòu)件難以正常工作。如對于強度為600Mpa的低碳鋼冷拔鋼絲，當溫度升高至300時，其預應力幾乎全部喪失。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(3) 普通低合金鋼 這種鋼材是在普通碳素鋼中加入一定量的合金元素冶煉而成的。這種鋼材在高溫下溫度變化與普通碳素鋼基本相同，在200-300的溫度范圍內(nèi)極限強度增加，當溫

16、度超過300后，強度逐漸降低。3、彈性模量 鋼材的彈性模量也是隨著溫度的升高而連續(xù)降低，變化趨勢為：600 以前，彈性模量的下降由慢變快；600以后，下降則由快變慢。4、變形性能 鋼材的變形性能主要包括伸長率和截面收縮率，伸長率和截面收縮率隨著溫度升高總的趨勢是增大的，這表明高溫下鋼材塑性性能增大，易于產(chǎn)生變形。5、蠕變 鋼材在一定溫度和應力作用下，隨時間推移，發(fā)生緩慢塑性變形的現(xiàn)象，叫做蠕變。影響蠕變的因素主要有溫度和應力。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破

17、壞特點災中的破壞特點(1) 溫度 蠕變在較低溫度下也發(fā)生，但在溫度高于一定值時比較明顯。對普通低碳鋼，這一溫度為300-500；對合金鋼為400450。溫度愈高，蠕變現(xiàn)象愈明顯。因此在火災高溫下，鋼材蠕變現(xiàn)象十分明顯。(2) 應力 蠕變不僅受溫度的影響，而且也受應力大小的影響。若應力超過了鋼材在某一溫度下的屈服強度時，蠕變就會明顯增大。 總之，由于鋼材在高溫下熱學性能、力學性能、變形性能等參數(shù)的變化，使得裸露鋼構(gòu)件的耐火性能較差，所以必須經(jīng)過防火保護處理才能應用于建筑結(jié)構(gòu)中。(三) 其它結(jié)構(gòu)材料的高溫性能1、粘土磚 粘土磚經(jīng)過高溫煅燒，因而再次受到高溫作用時性能保持穩(wěn)定，耐火性良好。粘土磚受8

18、00900的高溫作用時無明顯破壞。耐火試驗表明：240mm非承重磚墻可耐火8h，承重磚墻可耐火5.5h。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點2、砂漿 砂漿在400以前，強度不降低，甚至有所增大；在超過400以后，強度顯著降低，且在冷卻后強度更低。因此，磚砌體受火后發(fā)生破壞主要原因是砌筑砂漿超過600以后強度迅速下降，發(fā)生粉化所至。3、石材 石材是一種耐火性能較好的材料。石材在溫度超過500以后，強度降低明顯，含石英的石材還會發(fā)生爆裂。這主要是

19、因為由不同礦石組成的石材膨脹不均。而由石灰石等單一巖石組成的石材可耐800900的高溫。(四) 木材的燃燒性能 目前木材主要用于建筑物的裝修之中。木材的明顯缺點是容易燃燒，在火災高溫下主要表現(xiàn)為燃燒性能和發(fā)煙性能。1、木材的燃燒過程 一般要經(jīng)歷預熱干燥、熱分解、著火燃燒三個階段，如圖6-6所示。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點圖6-6 木材的熱分解及燃燒過程(4) 燃燒速度 木材的燃燒速度是指單位時間內(nèi)木材的炭化深度。一般情況下，取其平均

20、燃燒速度為0.6mm/min。由木材的燃燒速度可知，在火災條件下，截面尺寸大的木構(gòu)件，在短時間內(nèi)仍可保持一定的承載力，因而往往比未保護的鋼構(gòu)件耐火時間長。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點木材絕干木材可燃氣體焦油木炭燃燒產(chǎn)物+熱干燥（吸熱）預熱干燥熱分解燃燒分解（吸熱） 熱量反饋（空氣）著火、有焰燃燒（空氣）無焰燃燒(五) 塑料的燃燒性能 塑料在建筑工程中廣泛被應用。但是大部分塑料制品容易著火燃燒，燃燒時溫度高、發(fā)煙量大、毒性大、對火災中人

21、員逃生和消防人員撲救火災帶來很大困難。1、塑料的燃燒過程 塑料燃燒過程比較復雜，從材料的吸熱分解到劇烈燃燒，包括了一系列的物理變化和化學變化，主要包括加熱、分解、著火燃燒三個階段，見圖6-7。圖 6-7 塑料的燃燒過程示意圖 塑料不燃性氣體可燃性氣體炭化殘渣煙塵燃燒產(chǎn)物+熱分解吸熱空氣（無焰燃燒）（著火、有焰燃燒）熱源熱量反饋一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點2、塑料的燃燒特點(1) 發(fā)熱量高 大多數(shù)塑料燃燒時發(fā)熱量比較高，如聚乙烯的燃燒熱

22、為45880KJ/kg。(2) 火焰溫度高 塑料燃燒時放熱量大，因此火焰溫度高，可達2000oC左右。(3) 燃燒速度快 大多數(shù)塑料燃燒速度快。不同的塑料，由于比熱、導熱系數(shù)、燃燒熱不同，因而燃燒速度不同。一般來說，燃燒熱大、比熱小、導熱系數(shù)大的塑料其燃燒速度快。(4) 發(fā)煙量和毒性大 塑料燃燒時產(chǎn)生大量的煙氣，煙氣中含炭微粒越多、顏色就越深。另外，塑料燃燒時放出的有毒氣體比木材等傳統(tǒng)材料大得多，因而會給人身造成許多傷害。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能*二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特

23、點災中的破壞特點二、建筑構(gòu)件的耐火性能 建筑構(gòu)件的耐火性能包括燃燒性能和耐火極限。(一) 建筑構(gòu)件的燃燒性能 目前，我國把建筑構(gòu)件按其燃燒性能分三大類，即：非燃燒體、難燃燒體和燃燒體。1、非燃燒體 用非燃燒性材料做成的構(gòu)件統(tǒng)稱為非燃燒體。非燃燒材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火、不微燃、不炭化的材料。如鋼材、混凝土、磚、砌塊、石膏板等。2、難燃燒體 凡用難燃燒性材料做成的構(gòu)件或用燃燒性材料做成而用非燃燒性材料做保護層的構(gòu)件統(tǒng)稱為難燃燒體。難燃燒性材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、難炭化，當火源移走后燃燒或微燃立即停止的材料。如瀝青混凝土、經(jīng)阻燃處理后的木材、塑料、水泥

24、刨花板、板條抹灰墻等。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能*三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點3、燃燒體 凡用燃燒性材料做成的構(gòu)件統(tǒng)稱為燃燒體。燃燒性材料是指在空氣中受到火燒或高溫作用時立即起火或微燃，且火源移走后仍繼續(xù)燃燒或微燃的材料。如木材、竹子、刨花板、保麗板、塑料等。(二) 建筑構(gòu)件的耐火極限1、耐火極限的定義 對任一建筑構(gòu)件進行標準耐火試驗，從受到火的作用時起，到構(gòu)件失去穩(wěn)定性或完整性或絕熱性時止，這段抵抗火的作用時間稱為耐火極限，一般以小時計。失去穩(wěn)定性是指構(gòu)件在試

25、驗中失去支持能力或抗變形能力，此條件主要針對承重構(gòu)件。具體地講，墻在試驗過程中發(fā)生坍垮，則表明試件失去承載能力；梁或板在試驗過程中發(fā)生坍垮，則表明試件失去承載能力。試件的最大撓度超過3H（mm/min），則表明試件失去抗變形能力。其中H為試件在試驗爐內(nèi)的受火高度，以m計。 失去完整性是指分隔構(gòu)件(如樓板、門窗、隔墻、吊頂?shù)?當其一面受火作用時，在試驗過程中，構(gòu)件出現(xiàn)穿透性裂縫或穿火孔隙，火焰穿過構(gòu)件，使其背火面可燃物燃燒起火。這時，構(gòu)件失去阻止火焰和高溫氣體穿透或阻止其背火面出現(xiàn)火焰的性能。因此，認為構(gòu)件失去完整性。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火

26、性能火性能*三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點 失去絕熱性是指分隔構(gòu)件失去隔絕過量熱傳導的性能。在試驗中，試件背火面測點測得的平均溫度超過初始溫度140，或背火面任一測點溫度超過初始溫度180時，均認為構(gòu)件失去絕熱性。2、耐火極限的判定 國家標準建筑構(gòu)件耐火試驗方法(GB997888)規(guī)定，耐火極限的判定分為分隔構(gòu)件、承重構(gòu)件以及具有承重、分隔雙重作用的承重分隔構(gòu)件。(1) 分隔構(gòu)件 如隔墻、吊頂、門窗等，當構(gòu)件失去完整性或絕熱性時，構(gòu)件達到其耐火極限。也就是說，此類構(gòu)件的耐火極限由完整性和絕熱性兩個條件共同控制。(2) 承重構(gòu)

27、件 如梁、柱、屋架等，此類構(gòu)件不具備隔斷火焰和過量熱傳導功能，所以由失去穩(wěn)定性單一條件來控制是否達到其耐火極限。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能*三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(3) 承重分隔構(gòu)件 如承重墻、樓板、屋面板等，此類構(gòu)件具有承重分隔雙重功能，所以當構(gòu)件在試驗中失去穩(wěn)定性、完整性、絕熱性任何一條時，構(gòu)件即達到其耐火極限。它的耐火極限是由三個條件共同控制。3、研究建筑構(gòu)件耐火極限的意義 對建筑構(gòu)件進行耐火試驗，研究構(gòu)件的耐火極限，可以為正確制定和貫徹建筑防火法規(guī)

28、提供科學依據(jù)，為提高建筑結(jié)構(gòu)耐火性能和建筑物的耐火等級，降低防火投資，減小火災損失提供技術(shù)措施，也和火災燒損后建筑結(jié)構(gòu)的加固補強工作直接相關(guān)。 此外，在我國防火設(shè)計中，構(gòu)件的耐火極限是衡量建筑物耐火等級的主要指標，而承重構(gòu)件的耐火極限則是結(jié)構(gòu)能否于火災中保持穩(wěn)定而不倒塌的唯一保證。4、影響構(gòu)件耐火極限的因素(1) 完整性 根據(jù)試驗結(jié)果，凡易發(fā)生爆裂、局部破壞穿洞、構(gòu)件接縫等都可能影響試件的完整性。當構(gòu)件混凝土含水量較大時，受火時易于發(fā)生爆裂，使構(gòu)件局部穿透，失去完整性。當構(gòu)件接縫、穿管密封處不嚴密，或填縫材料不耐火時，構(gòu)件也易于在這些地方形成穿透性裂縫而失去完整性。一、一、建筑材料的耐建筑材料

29、的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能*三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(2) 絕熱性 影響構(gòu)件絕熱性的因素主要有兩個：材料的導溫系數(shù)和構(gòu)件厚度。材料導溫系數(shù)越大，熱量越易于傳到背火面，所以絕熱性差；反之則好。由于金屬的導溫系數(shù)比混凝土、磚大得多，所以墻體或樓板當有金屬管道穿過時，熱量會由管道傳向背火面而導致失去絕熱性。由于熱量是逐層傳導，所以當構(gòu)件厚度較大時，背火面達到某一溫度的時間就長，絕熱性則好。(3) 穩(wěn)定性 凡影響構(gòu)件高溫承載力的因素都影響構(gòu)件的穩(wěn)定性。如構(gòu)件材料的燃燒性能、有效荷載量值、鋼材品

30、種、實際材料強度、截面形狀與尺寸、配筋方式及配筋率、表面保護、受力狀態(tài)、支承條件和計算長度等。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能*三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點6、提高構(gòu)件耐火極限的措施(1) 處理好構(gòu)件接縫構(gòu)造，防止發(fā)生穿透性裂縫；(2) 使用導熱(溫)系數(shù)低的材料，或加大構(gòu)件厚度以提高構(gòu)件絕熱性；(3) 使用非燃性材料；(4) 構(gòu)件表面抹灰或噴涂防火涂料；(5) 加大構(gòu)件截面，主要加大寬度。(6) 配置16Mn、15MnV鋼，把粗鋼筋配于截面中部，細鋼筋配于角部；梁采

31、用較細根數(shù)較多或兩種直徑，粗者置于內(nèi)層，細者配于外層；(7) 柱子和連續(xù)梁可提高混凝土強度等級，其余承重構(gòu)件可提高材料強度等級；(8) 改變構(gòu)件支承條件，增加多余約束，作成超靜定型式。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能*三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點三、建筑物的耐火等級 建筑物的耐火等級是衡量建筑物耐火程度的分級標準。 在實踐中，建筑物耐火等級的確定一般要考慮建筑物的重要性、火災荷載、火災危險性等多種因素。規(guī)定建筑物的耐火等級是建筑設(shè)計防火技術(shù)措施中最基本的措施之一，對于

32、不同類型、性質(zhì)的建筑物提出不同耐火等級的要求，這樣既有利于消防安全，又有利于節(jié)約基本建設(shè)投資。(一) 建筑物耐火等級的劃分標準 建筑物是由墻、柱、梁、樓板、屋頂承重構(gòu)件和吊頂、隔墻等非承重構(gòu)件組成的。建筑物的耐火等級就是由組成它的這些主要建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限決定的。按照我國的建筑設(shè)計、施工及建筑結(jié)構(gòu)的實際情況，耐火等級一共分為一、二、三、四級。 建筑物的耐火等級確定以后，相應耐火等級建筑物所采用的各種構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限都不能低于表6-9中相應耐火等級的規(guī)定。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級

33、等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點表6-9 建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限 一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(二) 耐火等級的劃分基準和依據(jù)1、劃分的基準 建筑物的耐火等級在具體劃分時是以二級耐火等級樓板的耐火極限為基準的。因為樓板直接承受著任何物品的重量，因此應首先確保樓板在火災中有足夠的耐火極限，才能確保人員與建筑結(jié)構(gòu)的防火安全性。 確定了樓板的耐火極限以后，其他構(gòu)件與樓板相比較，如果它在建筑結(jié)構(gòu)中的重要

34、性高于樓板的話，其耐火極限的要求就應高一些；反之，對于比樓板地位低的構(gòu)件，耐火極限可以比樓板低一些。2、劃分的依據(jù)(1) 火災統(tǒng)計資料 我國火災統(tǒng)計資料表明，95%以上火災的延續(xù)時間在2h左右。在這些火災中，在以小時以內(nèi)撲滅的占80%，在1.5h以內(nèi)撲滅的占90%，因此將一級建筑物樓板的耐火極限值定為1.5h，二級定為1h，這樣就能保證大部分建筑物不被燒垮，而三、四級樓板的耐火等級可以低一些，分別為0.5h和0.25h。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點

35、災中的破壞特點(2) 建筑構(gòu)件特點等實際情況 盡管建筑構(gòu)件的耐火極限越高越好，但是我們對建筑構(gòu)件耐火極限的要求不應超出構(gòu)件能夠達到的水平，如：預應力鋼筋混凝土樓板耐火極限一般都在1h以下，保護層為10mm的鋼筋混凝土樓板耐火極限為1h，所以，對構(gòu)件的耐火極限要求太高并不現(xiàn)實。(三) 高層民用建筑耐火等級的分級標準 根據(jù)高層民用建筑防火安全的需要和高層建筑結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實情況，高規(guī)將高層民用建筑的耐火等級分為一、二兩級,并且規(guī)定高層民用建筑各級耐火等級建筑構(gòu)件的耐火極限和燃燒性能都要符合一定的規(guī)定，如表6-10所列。表6-10 建筑構(gòu)件的燃燒性能和耐火極限一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二

36、、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點耐火等級 燃燒性能和耐火極限 (h) 構(gòu)件名稱 一級 二級 防火墻 不燃燒體 3.00 不燃燒體 3.00 承重墻、樓梯間、電梯井和住宅單元之間的墻 不燃燒體 2.00 不燃燒體 2.00 非承重外墻、疏散走道兩側(cè)的隔墻 不燃燒體 1.00 不燃燒體 1.00 墻 房間隔墻 不燃燒體 0.75 不燃燒體 0.50 柱 不燃燒體 3.00 不燃燒體 2.50 梁 不燃燒體 2.00 不燃燒體 1.50 樓板、疏散樓梯、屋頂承重構(gòu)件 不燃燒體 1.50 不

37、燃燒體 1.00 吊頂 不燃燒體 0.25 難燃燒體 0.25 (四) 影響耐火等級選定的因素 確定建筑物耐火等級的目的，主要是使不同用途的建筑物具有與之相適應的耐火性能，從而實現(xiàn)安全與經(jīng)濟的統(tǒng)一。 確定建筑物的耐火等級主要考慮以下幾個方面的因素：1、建筑物的重要性；2、建筑物的火災危險性；3、建筑物的高度；4、建筑物的火災荷載。 建筑設(shè)計時應該注意將建筑物的耐火等級與它相應的這些防火措施對應起來。不同用途的建筑物、不同耐火等級的建筑物具有不同的防火措施或防火設(shè)置，也就是說具有不同的安全儲備，這樣做既有利于安全又不會因為建筑物的耐火性能過高而造成不必要的浪費。因此，建筑物耐火等級的選定是確定不

38、同用途建筑物應該采取相應建筑防火措施的基本依據(jù)。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(五) 工業(yè)建筑耐火等級的選定 工業(yè)建筑主要包括生產(chǎn)物品的廠房和儲存物品的庫房。廠房和庫房耐火等級主要是根據(jù)生產(chǎn)的火災危險性和儲存物品的火災危險性確定的，除此之外，還應該考慮到建筑物的規(guī)模大小和高度等因素的影響。 對于工業(yè)建筑的耐火等級，首先要確定它所生產(chǎn)或儲存物品的火災危險性的類別，然后按照所屬火災危險性類別確定建筑物的耐火等級、層數(shù)、面積。1、火災危險性分

39、類 火災危險性分類主要是指工業(yè)建筑中生產(chǎn)和儲存物品的火災危險性分類。(1) 生產(chǎn)物品的火災危險性分類是按生產(chǎn)過程中使用和產(chǎn)生物質(zhì)的火災危險性進行分類，一共可分為甲、乙、丙、丁、戊五個類別，見表1-2所列。(2) 儲存物品的火災危險性是按物品在儲存過程中的火災危險性進行分類的，也分為甲、乙、丙、丁、戊五個類別，見表1-1。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點 兩個表格對比著看，許多分類標準是相同的，但也有一些特殊情況。有些物質(zhì)生產(chǎn)和儲存時火災危

40、險類型有可能不同，相應的廠房和庫房的火災危險性也有所不同。如面粉，在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生一些浮游在空氣中的可燃粉塵，當達到爆炸濃度時，遇到點火源立刻就會發(fā)生爆炸，它的火災危險性屬于乙類，但面粉在儲存過程中的火災危險性屬于丙類。2、耐火等級的選定(1) 廠房耐火等級的選定 一般情況下，甲、乙類生產(chǎn)應采用一、二級耐火等級的建筑；丙類生產(chǎn)廠房的耐火等級不應低于三級。甲類生產(chǎn)廠房，除生產(chǎn)上必須采用多層者外，最好采用單層建筑。嚴禁將甲、乙類生產(chǎn)設(shè)在地下室或半地下室內(nèi)。(2) 庫房耐火等級的選定 甲、乙類庫房的耐火等級一般不應低于二級。其它庫房的耐火等級根據(jù)規(guī)范要求確定。一、一、建筑材料的耐建筑材料的耐火性能

41、火性能二、二、建筑構(gòu)件的耐建筑構(gòu)件的耐火性能火性能三、三、建筑物的耐火建筑物的耐火等級等級*四、四、建筑構(gòu)件在火建筑構(gòu)件在火災中的破壞特點災中的破壞特點(六) 一般民用建筑耐火等級的選定 對于重要的公共建筑（省、市級以上的辦公樓，大型醫(yī)院），對它的耐火等級要求較高一些，一般為一、二級。而對于其它公共建筑（簡易的小商店、學校、食堂、菜市場），當采用一、二級耐火等級建筑有困難時，可采用三級耐火等級的建筑。而民用建筑與公共建筑相比，它的火災危險性較小，發(fā)生事故后造成的經(jīng)濟損失、人員傷亡也比較小，所以居住建筑的耐火等級可以放寬。(七) 高層民用建筑建筑耐火等級的選定1、高層民用建筑的分類 我國現(xiàn)行的高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范根據(jù)高層民用建筑的使用性質(zhì)、火災危險性、疏散和撲救難度等將它劃分為兩類。對高層民用建筑進行分類是