推荐第4章建筑耐火等级

1、2021-10-281第1节 建筑耐火等级2021-10-282建筑物基本构件：建筑物基本构件： 墙、柱、梁、墙、柱、梁、楼板、屋架、楼板、屋架、吊顶、屋面、吊顶、屋面、 门窗、楼梯等。门窗、楼梯等。2021-10-283w 决定建筑物耐火等级的因素决定建筑物耐火等级的因素n建筑构件的燃烧性能建筑构件的燃烧性能n建筑构件的耐火极限建筑构件的耐火极限w 建筑构件燃烧性能分类建筑构件燃烧性能分类（按明火作用下的变化）（按明火作用下的变化）n不燃烧体：不燃烧体：用不燃烧材料做成的建筑构件。用不燃烧材料做成的建筑构件。n难燃烧体：难燃烧体：用难燃烧材料做成的建筑构件或用燃烧用难燃烧材料做成的建筑构件或

2、用燃烧材料做成而用不燃烧材料做保护层的建筑构件。材料做成而用不燃烧材料做保护层的建筑构件。n燃烧体：燃烧体：用燃烧材料做成的建筑构件用燃烧材料做成的建筑构件2021-10-284w 建筑材料的分级标准建筑材料的分级标准n建筑材料燃烧性能分级方法建筑材料燃烧性能分级方法 gb8624-88 w 建筑材料燃烧性能分级表（建筑材料燃烧性能分级表（p153-156）级级别别符符号号 级级别别名名称称 试试验验方方法法标标准准 a 不不燃燃性性建建筑筑材材料料 gb5464-85 b1 难难燃燃性性建建筑筑材材料料 gb8625-88 b2 可可燃燃性性建建筑筑材材料料 gb8626-88 b3 易易燃

3、燃性性建建筑筑材材料料 不不试试验验 2021-10-285w 耐火极限的概念耐火极限的概念n建筑构件按时间建筑构件按时间温度标准曲线（温度标准曲线（国际标准国际标准iso830iso830的标准火灾升温曲线的标准火灾升温曲线）进行耐火试验，从受到火的）进行耐火试验，从受到火的作用时起，到作用时起，到失去支持能力失去支持能力或或完整性被破坏完整性被破坏或或失去失去隔火作用隔火作用时止的这段时间，用小时表示。时止的这段时间，用小时表示。w 确定建筑构件耐火极限的条件（确定建筑构件耐火极限的条件（3个之一个之一）n失去支持能力失去支持能力（挠度超过设计规定值、失稳、垮塌、（挠度超过设计规定值、失稳

4、、垮塌、解体）解体）n完整性被破坏完整性被破坏（发生穿透裂缝或孔洞）（发生穿透裂缝或孔洞）n失去隔火作用失去隔火作用（背火面温度足以点燃燃点较低的可（背火面温度足以点燃燃点较低的可燃物，平均温升燃物，平均温升140140，或任一点温升，或任一点温升180180，或任，或任一点温度达到一点温度达到220 220 ）2021-10-286w影响建筑构件的耐火极限的因素：影响建筑构件的耐火极限的因素： 材料性能；材料性能； 构件尺寸；构件尺寸； 保护层厚度；保护层厚度； 构件在结构中的连接方式等。构件在结构中的连接方式等。2021-10-2872021-10-28860801702021-10-28

5、9从表从表4-1中可以看出：中可以看出：楼板耐火极限楼板耐火极限随着保护层厚度的增加而增加随着保护层厚度的增加而增加； 随着荷载的增加而减小随着荷载的增加而减小； 支撑条件不同时，耐火极限也不相同支撑条件不同时，耐火极限也不相同。其基本规律：其基本规律：四面简支现浇扳非预应力板预应力扳四面简支现浇扳非预应力板预应力扳。原因：四面简支现浇板在火灾温度作用下，挠度的增加比原因：四面简支现浇板在火灾温度作用下，挠度的增加比后二者都慢非预应力板次之。后二者都慢非预应力板次之。2021-10-2810w 耐火等级的概念耐火等级的概念n是衡量建筑物抵抗火灾能力的标准；是衡量建筑物抵抗火灾能力的标准；n由建

6、筑构件的燃烧性能和耐火极限中最低者由建筑构件的燃烧性能和耐火极限中最低者决定。决定。w 划分建筑物耐火等级的意义划分建筑物耐火等级的意义n不同重要性的建筑选择相应的耐火等级，有不同重要性的建筑选择相应的耐火等级，有利于建筑的消防安全；利于建筑的消防安全；n有利于节约投资。有利于节约投资。2021-10-2811w 耐火等级的划分耐火等级的划分n以建筑的楼板为基准以建筑的楼板为基准；n凡比楼板重要的构件其耐火极限相应提高。凡比楼板重要的构件其耐火极限相应提高。w 建筑物耐火等级的划分建筑物耐火等级的划分n建筑设计防火规范将建筑物划分四级，建筑设计防火规范将建筑物划分四级，其中一级耐火能力最强，四

7、级最差；其中一级耐火能力最强，四级最差；n高层民用建筑设计防火规范将建筑物划高层民用建筑设计防火规范将建筑物划分两级，其中一级耐火能力最强，二级次之。分两级，其中一级耐火能力最强，二级次之。2021-10-2812w 计资料分析表明：计资料分析表明：火灾持续时间在火灾持续时间在2h以内的占火灾总数的占以内的占火灾总数的占90以上；以上；火灾持续时间在火灾持续时间在1.5h以内的占总数的以内的占总数的88；火灾持续时间在火灾持续时间在lh以内的占以内的占80。w 因此因此:将一级建筑的楼板的耐火极限定为将一级建筑的楼板的耐火极限定为1.5h，二级的定为，二级的定为1h,三级的定为三级的定为0.5

8、h 。 这样，这样，80以上的一、二级建筑物不会被烧垮。以上的一、二级建筑物不会被烧垮。此外此外:w 我国耐火等级高的建筑物占多数，通常采用的钢筋混凝土楼板的保护层我国耐火等级高的建筑物占多数，通常采用的钢筋混凝土楼板的保护层厚为厚为15cm其耐火极限为其耐火极限为1h，故从这一实际情况来看，规定二级建筑，故从这一实际情况来看，规定二级建筑楼板的耐火极限为楼板的耐火极限为1h是比较合理的。是比较合理的。2021-10-2813w 建筑结构传力路线：建筑结构传力路线：楼板梁柱（墙）基础凡比楼板重要的构件，其耐火极限要有相应的提高。燃烧性能和耐火极限燃烧性能和耐火极限( (h)h)构件名称构件名称

9、耐火等级耐火等级一级一级二级二级墙墙防火墙防火墙不燃烧体不燃烧体3.003.00不燃体不燃体3.003.00承重墙、楼梯间、电承重墙、楼梯间、电梯井和住宅单元之间梯井和住宅单元之间的墙的墙不燃烧体不燃烧体2.002.00不燃烧体不燃烧体2.002.00非承重外墙、疏散走非承重外墙、疏散走道两侧的隔墙道两侧的隔墙不燃烧体不燃烧体1.001.00不燃烧体不燃烧体1.001.00房间隔墙房间隔墙不燃烧体不燃烧体0.750.75不燃烧体不燃烧体0.500.50柱柱不燃烧体不燃烧体3.003.00不燃烧体不燃烧体2.502.50梁梁不燃烧体不燃烧体2.002.00不燃烧体不燃烧体1.501.50楼板、疏

10、散楼梯、屋顶承重构件楼板、疏散楼梯、屋顶承重构件不燃烧体不燃烧体1.501.50不燃烧体不燃烧体1.001.00吊顶吊顶不燃烧体不燃烧体0.250.25难燃烧体难燃烧体 0.25 0.252021-10-2816一级全是非燃烧体二级除吊顶为难燃烧体，其余全是非燃烧体2021-10-28172021-10-28182021-10-2819w 选定建筑物的耐火等级应考虑的主要因素选定建筑物的耐火等级应考虑的主要因素n建筑的重要性：重要的、人员集中、物资集建筑的重要性：重要的、人员集中、物资集中的建筑耐火等级高，一般的建筑耐火等级中的建筑耐火等级高，一般的建筑耐火等级可以适当低一些。可以适当低一些。

11、n建筑物的高度：建筑越高，耐火等级要求越建筑物的高度：建筑越高，耐火等级要求越高，一类高层建筑不低于一级，二类高层不高，一类高层建筑不低于一级，二类高层不低于二级。低于二级。n使用性质和火灾危险性：火灾危险性越大的使用性质和火灾危险性：火灾危险性越大的耐火等级应越高。耐火等级应越高。2021-10-2820第2节 混凝土构件的耐火性能2021-10-28212021-10-2822w 低于低于300时，温升对强度影响不大，甚时，温升对强度影响不大，甚至还略有增大；至还略有增大；w 高于高于300后，强度随温升而基本上呈线后，强度随温升而基本上呈线性下降趋势，至性下降趋势，至600时，强度仅为常

12、温时，强度仅为常温时的时的45。w 温度升到温度升到1000时，强度变为零。时，强度变为零。2021-10-28232021-10-2824w 抗拉强度影响到混凝土的开裂，外部的开裂抗拉强度影响到混凝土的开裂，外部的开裂会将内部的钢筋直接暴露在火中，导致构件会将内部的钢筋直接暴露在火中，导致构件迅速失稳。迅速失稳。w 混凝土抗拉强度自混凝土抗拉强度自50起随温度的上升呈直起随温度的上升呈直线下降趋势；线下降趋势；w 当温度达到当温度达到600时，抗拉强度值为零。时，抗拉强度值为零。w 与抗压强度相比，抗拉强度对温度更敏感。与抗压强度相比，抗拉强度对温度更敏感。2021-10-2825w 弹性模

13、量是结构计算的一个重要物理参数，弹性模量是结构计算的一个重要物理参数，此性能的好坏对结构的稳定性具有极大的此性能的好坏对结构的稳定性具有极大的影响。影响。w 温度低于温度低于50时，其弹性模量变化很小；时，其弹性模量变化很小；w 200时的弹性模量只有常温下的一半；时的弹性模量只有常温下的一半；w 400时弹性模量下降为常温下的时弹性模量下降为常温下的15%;w 600是弹性模量只有常温下的是弹性模量只有常温下的5。2021-10-28262021-10-2827w 钢筋混凝土的粘结力，主要是由钢筋混凝土的粘结力，主要是由混凝土硬结时将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力混凝土硬结时将钢筋紧紧握裹而产生

14、的摩擦力钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力钢筋与混凝土接触表面的相互胶结力钢筋与混凝土接触表面的相互胶结力 所组成。所组成。w 粘结力与钢筋表面的粗糙度有关粘结力与钢筋表面的粗糙度有关；2021-10-2828w 粘结力与钢筋表面的粗糙度有关；粘结力与钢筋表面的粗糙度有关；n光面钢筋在光面钢筋在100时粘结力降低约时粘结力降低约25；200时降低约时降低约45；250时降低约时降低约60；而在；而在450时，粘结力几乎为零。时，粘结力几乎为零。n非光面钢筋在非光面钢筋在450时才降低时才降低25。原因原因: 光面钢筋与混凝土之间的粘结力主要要取决于光面钢筋与混

15、凝土之间的粘结力主要要取决于摩擦力和摩擦力和胶结力胶结力；在高温作用下，混凝土中；在高温作用下，混凝土中水分排出水分排出，出现，出现干缩的微干缩的微裂缝裂缝，混凝土，混凝土抗拉强度急剧降低抗拉强度急剧降低，二者的摩擦力与胶结力迅，二者的摩擦力与胶结力迅速降低。速降低。 而非光面钢筋与混凝土的粘结力，主要取决于钢筋表回而非光面钢筋与混凝土的粘结力，主要取决于钢筋表回螺纹与混凝土之间的螺纹与混凝土之间的咬合力咬合力在在250 以下以下时。由于时。由于混凝土抗混凝土抗压强度的增加压强度的增加，二者之间的，二者之间的咬合力降低较小咬合力降低较小；随着温度继续；随着温度继续升高，混凝土被拉出裂缝，粘结力

16、逐渐降低。升高，混凝土被拉出裂缝，粘结力逐渐降低。2021-10-2829w 钢筋随着温度的升高钢筋随着温度的升高蠕变蠕变加大，加大，350时时更加明显。蠕变使更加明显。蠕变使钢筋截面变小钢筋截面变小，构件，构件中中部挠度加大部挠度加大，受火面混凝土裂缝加宽受火面混凝土裂缝加宽，使，使受力主筋直接受火作用，承载力迅速降低。受力主筋直接受火作用，承载力迅速降低。同时，混凝土在同时，混凝土在300400时强度下降，时强度下降，最终导致钢筋混凝土完全失去承载能力而最终导致钢筋混凝土完全失去承载能力而破坏。破坏。2021-10-2830w 爆裂爆裂是钢筋混凝土构件在火灾中的常见现象；是钢筋混凝土构件在

17、火灾中的常见现象； 后果：后果：1、导致构件构件丧失原有的力学强度；、导致构件构件丧失原有的力学强度；2、使钢筋暴露于火中，使构件出现穿透裂缝，失去、使钢筋暴露于火中，使构件出现穿透裂缝，失去隔火作用，并最终使结构丧失稳定或失去承载力而隔火作用，并最终使结构丧失稳定或失去承载力而倒塌破坏。倒塌破坏。 爆裂的原因：外部荷载应力；混凝土内部的水爆裂的原因：外部荷载应力；混凝土内部的水分蒸发产生的热应力。分蒸发产生的热应力。2021-10-28312021-10-2832w 火灾中，钢筋混凝土内部的温度由表及里呈递火灾中，钢筋混凝土内部的温度由表及里呈递减状态；减状态；w 加大钢筋混凝土构件受拉区保

18、护层厚度加大钢筋混凝土构件受拉区保护层厚度，是降，是降低钢筋温度、提高构件耐火性能的重要措施之低钢筋温度、提高构件耐火性能的重要措施之一。一。w 预应力钢筋混凝土构件受火作用时，导致钢筋预应力钢筋混凝土构件受火作用时，导致钢筋的徐变，温度的徐变，温度300左右时，预应力几乎全部丧左右时，预应力几乎全部丧失，导致构件突然失去承载力而破坏。失，导致构件突然失去承载力而破坏。w 预应力钢筋混泥土构件比非预应力耐火时间短预应力钢筋混泥土构件比非预应力耐火时间短。2021-10-28332021-10-2834w 钢材在高温下的力学性能钢材在高温下的力学性能n强度：随温度的升高而逐渐下降。温度小于强度：

19、随温度的升高而逐渐下降。温度小于175时，强度略有升高；温度达到时，强度略有升高；温度达到500时，时，强度只有常温时的强度只有常温时的30；当温度达到；当温度达到750时，时，可认为钢材强度已完全丧失。可认为钢材强度已完全丧失。n弹性模量：随温度的升高而持续下降。弹性模量：随温度的升高而持续下降。n热膨胀系数：与温度成正比。热膨胀系数：与温度成正比。2021-10-28352021-10-28362021-10-28372021-10-2838建筑名称建筑名称结构类型结构类型火灾日期火灾日期破坏情况破坏情况重庆天原化工厂重庆天原化工厂钢屋架钢屋架1960.2.1820min倒塌倒塌上海文化广

20、场上海文化广场钢屋架钢屋架1969.12倒塌倒塌天津体育馆天津体育馆钢屋架钢屋架1973.5.519min倒塌倒塌长春卷烟厂长春卷烟厂钢木屋架钢木屋架1981.4.5倒塌倒塌北京友谊宾馆剧场北京友谊宾馆剧场钢木屋架钢木屋架1983.1220min倒塌倒塌唐山市棉纺织厂唐山市棉纺织厂钢梁钢梁1986.2.820min倒塌倒塌北京高压气瓶厂北京高压气瓶厂钢屋架钢屋架1986.4.8倒塌倒塌江油电厂俱乐部江油电厂俱乐部钢屋架钢屋架1987.4.2120min倒塌倒塌2021-10-2839w 钢结构的耐火保护方法钢结构的耐火保护方法n截流法：减少传到构件上的热量截流法：减少传到构件上的热量l喷涂防火涂料喷涂防火涂料l包封耐火材料包封耐火材料l屏蔽法保护：用不燃材料墙体或吊顶保护屏蔽法保护：用不燃材料墙体或吊顶保护l水喷淋保护水喷淋保护n疏导法：疏导法：l充水保护充水保护2021-10-2840w 现浇法现浇法w 喷涂法喷涂法w 粘贴法粘贴法w 吊顶法吊顶法2021-10-28412021-10-28422021-10-2843w 预应力构件的火灾危险性预应力构件的火灾危险性n预应力构件在