第4章 火灾与防火减灾对策

第4章火灾害与防火减灾对策——申永江中南大学土木工程学院中南大学防灾科学与安全技术研究所主要内容4.1火灾概论；4.2火灾和防火基本知识；4.3建筑材料的高温性能；4.4建筑结构耐火性能；4.5火灾后建筑物诊断与处理。4.1火灾概论4.1.1典型火灾案例；4.1.2火灾的分类；4.1.3火灾的危险性；4.1.4火灾防治；4.1.5建筑火灾科学的研究内容4.1.1典型火灾案例（1）“9·11”恐怖袭击世贸大厦（2）

衡阳“11.3”特大火灾（3）中南大学化学楼火灾（1）“9·11”恐怖袭击世贸大厦世贸大楼1973年竣工，地上110层、高411m，钢结构。“9·11”恐怖袭击世贸大厦北部塔楼南部塔楼1h43min1h2min“9·11”恐怖袭击世贸大厦“9·11”恐怖袭击世贸大厦“9·11”恐怖袭击世贸大厦“9·11”恐怖袭击世贸大厦（1）直接经济损失67亿美元；（2）3000人死亡或失踪，300多名消防官兵殉职；（3）计算机等办公设备损失120亿美元；（4）重建大楼将耗资53亿美元；（5）花费110亿美元安抚死难家属。火灾损失－惨重世界格局变化美国安全观变化→反恐战争→阿富汗战争→伊拉克战争→？“9·11”恐怖袭击世贸大厦经验教训：（1）高层建筑火灾救援？（2）钢结构防火？（3）为火灾科学发展提供契机？美国建筑与火灾研究实验室

火灾科学国家重点实验室

中美合作项目：世贸中心灾难的建筑与火灾安全国家级研究

国家自然基金：热力耦合作用下重大建筑火灾安全基础研究

火灾作用下预应力混凝土结构基本性能与设计方法研究

（2）衡阳“11.3”特大火灾框架结构（1层）砌体结构（8－9层）衡州大厦示意图2－3层砼实心砌块砌体4～9层砼小型空心砌块砌体屋楼面预制预应力圆孔板建筑高度27.0m底层层高4.8m上部层高3.0m底层柱网7.8m×6.6m平面布局为回字型2003年11月3日5时，一楼仓库起火，8：40部分单元倒塌。衡阳“11.3”特大火灾框架结构（1层）衡州大厦坍塌机理示意图高温作用→一根或少数几根柱的承载力显著降低→达到屈服而破坏→少数柱退出工作→产生急剧内力重分布→梁构件和梁上墙体的墙梁效应→上部荷载转递到其他柱构件→破坏区域扩大→结构部分或整体坍塌。衡阳“11.3”特大火灾衡阳“11.3”特大火灾擅改规划设计;擅改使用性质；消防设施（消防栓等）不足；大厦与四周建筑物间距太小；消防车道不畅通;灭火救援以人为本？经验教训（3）中南大学化学楼火灾基本情况：10月10日，建于1960年，砖木结构，过火面积790平方米，直接财产损失42.97万元，无人员伤亡。火灾原因：存放在储柜内的化学药剂遇水自燃4.1.2火灾的分类在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害善用之则为福，不善用之则为祸。定义：《消防基本术语》（GB5907-86）火的两面性：给人类带来文明的同时也给人类带来灾难恩格斯：只是人类学会了摩擦取火以后，人才第一次使无生命的自然力为自己服务。火灾的分类火灾分类方法发生地点燃烧特性损失大小起火原因管理机构指导防火指导灭火火灾统计责任追究火灾预防《火灾分类》（GB4968-85）《火灾统计管理规定》（1997）(1)按发生地点分类发生地点地上建筑火灾地下建筑火灾水上火灾空间火灾民用建筑火灾工业建筑火灾森林火灾一般工业建筑火灾特种工业建筑火灾矿井、商场、油库、停车场、地铁江河湖海航行的客货轮、海上石油平台飞机、航天飞机、空间站火灾一般民用建筑火灾高层民用建筑火灾公用建筑火灾(2)按燃烧特性分类燃烧特性固体可燃物火灾（A类火灾）液体可燃物火灾可熔固体火灾（B类火灾）气体可燃物火灾（C类火灾）可燃金属火灾（D类火灾）木材及其制品、纸张、家具；棉花、布料、服装、床上用品；粮食；合成橡胶、合成纤维、合成塑料、电工产品、建筑材料、装饰材料等油脂有原油、汽油、煤油、柴油、重油、动植物油；可燃液体有酒精、苯、乙醚、丙酮等有机溶剂；沥青、石蜡氢气、乙炔、甲烷；一氧化碳、氨气、某些城市煤气等锂、钠、钾、钙、锶、铝、锌、钍、铀等（3）按损失大小分类损失大小特大火灾重大火灾一般火灾死亡10人（包括10人）以上；重伤20人以上；死亡、重伤20人以上；受灾50户以上；烧毁物质损失100万元以上；死亡3人（包括3人）以上；重伤10人以上；死亡、重伤10人以上；受灾30户以上；烧毁物质损失30万元以上；注：满足其中其中一条即可！（4）按起火原因分类起火原因放火违反电器使用安全规定生活用火不慎违反燃气操作规定吸烟玩火自燃自然灾害其他如战争4.1.3火灾的危险性乙类：凡不属于甲类的化学危险固体（镁粉），不属于甲类的氧化剂（硝酸铜），常温下在空气中能缓慢氧化、积热自燃的危险物品。甲类：常温下能自行分解或在空气中氧化导致迅速自燃或爆炸（硝化棉）；常温下受到水或空气中水蒸气作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸（钾）；遇酸、受热、撞击、摩擦及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂（氯酸钾）。固体可燃物火灾危险性引燃温度或氧指数（1）火灾危险性分类液体可燃物火灾危险性分类甲类液体（闪点<28℃，汽油）易燃液体可燃液体乙类液体（28℃≤闪点<60℃，煤油）丙类液体（60℃≤闪点，柴油）闪点液体可燃物火灾危险性气体可燃物火灾危险性分类气体可燃物火灾危险性爆炸下限甲类火险物质（爆炸下限<10％）乙类火险物质（爆炸下限≥10％）（2）物品火灾危险性分类原则1）物质本身易燃性和氧化性（火灾危险性类别基础）汽油－柴油（易燃性）；硝酸钾－硝酸（氧化性）火灾危险性固体可燃物火灾危险性液体可燃物火灾危险性气体可燃物火灾危险性闪点爆炸下限引燃温度或氧指数2）物质本身毒害性、放射性、腐蚀性氧气－氯气3）物品盛装条件－温度、压力、浓度

苯自燃点：

0.1MPa：680℃；2.5MPa：490℃。氧气＆氢气在高压下火灾危险性大。4）物品包装的可燃程度和量5）物品或包装与灭火剂抵触程度和遇水生热能力（3）生产的火灾危险性分类－五类生产火灾危险性分类考虑的因素：1）生产中使用的全部原材料性质；2）生产中操作条件的变化是否会改变物质的性质；3）生产中产生的全部中间产物的性质；4）生产中全部最终产品及副产物的性质；生产的火灾危险性分类－五类生产类别火灾危险性特征甲1闪点<28℃的液体；2爆炸下限<10％的气体；3常温下能自行分解或空气中氧化导致迅速自燃或爆炸物质；4常温下受到水或空气中水蒸气作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸；5遇酸、受热、撞击、摩擦、催化及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂；6受撞击、摩擦或与强氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质；7在密闭设备内操作温度等于或超过物质本身自燃点的生产《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）生产的火灾危险性分类－五类生产类别火灾危险性特征乙128℃≤闪点<60℃的液体；2爆炸下限>10％的气体；3不属于甲类的氧化剂；4不属于甲类的化学易燃危险固体；5助燃气体（氧气）；6能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点大于60℃的液体雾滴（铝、锌）；《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）生产的火灾危险性分类－五类生产类别火灾危险性特征丙1闪点≥60℃的液体；2可燃固体丁1对非燃烧物质进行加工，并在高热或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产；2利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其他用的各种生产；3常温下使用或加工难燃烧物质的生产；戊常温下使用或加工非燃烧物质的生产《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）（4）

储存物品的火灾危险性分类－五类储存物品的火灾危险性分类考虑的因素：1）物品本身的火灾危险性；2）参照生产物品的火灾危险性分类；3）汲取仓库储存管理经验；4）参考《危险物质运输规则》；储存物品的火灾危险性分类－五类《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）储存类别火灾危险性特征甲1闪点<28℃的液体；2爆炸下限<10％的气体，以及受到水或空气中水蒸气作用能产生爆炸下限<10％气体的固体物质；3常温下能自行分解或空气中氧化导致迅速自燃或爆炸物质；4常温下受到水或空气中水蒸气作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸；5遇酸、受热、撞击、摩擦、催化及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂；6受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质；储存物品的火灾危险性分类－五类储存类别火灾危险性特征乙128℃≤闪点<60℃的液体；2爆炸下限≥10％的气体；3不属于甲类的氧化剂；4不属于甲类的化学易燃危险固体；5助燃气体（氧气）；6常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的物品；《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）储存物品的火灾危险性分类－五类储存类别火灾危险性特征丙1闪点≥60℃的液体；2可燃固体丁难燃烧物品戊非燃烧物品《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）生产和储存物品的火灾危险性分类为什么分别列出？（1）生产条件和方法要求的高温（高压等）可能超过物质的自燃点；（2）生产中产生的中间物质（可燃粉尘），可能增加火灾危险性；（3）有些物质在储存时由于通风不畅，缓慢氧化，积热不散，导致自燃（桐油织物）。4.1.4火灾防治（1）建立消防队伍和机构①兵役制公安消防部队；②职业公安消防队伍；③县市和开发区专职消防队；④企业专职消防队。公安部消防局省消防总队县区消防中队消防大队地市消防支队我国火灾防治是按类型、分部门纵向管理，林业部、公安部和建设部分别负责森林、城镇和建筑火灾，劳动、石油、煤炭及部队有各自的防火机构。（2）

制定消防法律法规体系

中华人民共和国消防法机关、团体、企业、事业、单位消防安全管理规定建筑工程消防监督审核管理规定消防监督检查规定火灾统计管理规定火灾事故调查规定（3）制定消防技术标准规范体系

建筑设计防火规范GBJ16

高层明用建筑设计防火规范GB50045

人民防空工程设计防火规范GB50098

建筑内部装修设计防火规范50222

自动喷水灭火系统设计规范50084

火灾自动报警系统设计规范50116

汽车库、修车库、停车场设计防火规范村镇建筑设计防火规范（4）

研究火灾机理和规律世界火灾科学之父：哈佛大学教授Emmons教授中国火灾科学之父：中国科技大学教授工程院院士范维澄

火灾过程的计算机模拟可燃物的热响应火灾中的传热过程火灾中结构的安全及受损分析灭火机理火灾毒性测量及估算火灾危险性分析火灾统计火灾科学研究内容4.1.5建筑火灾科学研究内容（1）建筑防火：建筑火灾基础科学、建筑总体布局、建筑内部防火隔断、防火装修、消防补救、安全疏散路线、自动灭火系统、火灾探测报警系统智能化、自动防排烟系统、性能化防火设计。（2）

结构抗火：结构材料高温性能；建筑构件标准耐火试验方法及设备；构件温度场研究；钢构件耐火保护方法及耐火材料研究。（3）

灾后结构损伤鉴定和加固：火灾现场调查；火灾后建筑材料及结构性能的检测；受损分析和剩余承载力研究；结构受损综合评定。4.2火灾和防火基本知识4.2.1燃烧的基本知识4.2.2室内火灾的发展过程4.2.3火灾在全盛阶段的描述4.2.4影响建筑火灾严重性的因素4.2.5火灾的蔓延4.2.1燃烧基本知识(1)燃烧条件火三角燃烧的必要条件和充分条件可燃物助燃物着火源温度或能量数量和浓度数量和浓度(2)防火基本措施可燃物助燃物着火源不使可燃物与助燃物接触严格控制明火、点火、防止静电、雷击非燃或难燃材料涂刷防火涂料降低气体粉尘浓度分开存放物品③控制②隔绝①消除(3)灭火基本方法④可燃物助燃物着火源①③②④抑制法：化学物质喷入燃烧区参与燃烧反应，终止链式反应①冷却法：使用具有冷却和吸热作用的灭火剂使着火物质温度降低③窒息法：助燃物质不能进入燃烧区或稀释助燃物质②隔离法：燃烧物和可燃物质隔离(4)燃烧基本类型－①闪燃（闪点）闪燃：在一定温度下，液体或固体表面产生足够可燃气体遇火产生一闪即灭的燃烧现象。闪点：在规定条件下，液体或固体表面能够产生闪燃的最低温度。闪点作用：衡量各种可燃物质火灾和爆炸危险性的重要依据。闪点越低其火灾危险性越大。测量方法：开杯法或闭杯法。②着火（燃点）着火：可燃物在空气中受着火源作用而发生持续燃烧的现象。燃点（着火点）：可燃物开始燃烧需要的最低温度。所有液体的燃点都高于闪点。而且闪点越低相差越小；将物质的温度控制在燃点以下，可以防止火灾的发生。③自燃（自燃点）自燃：可燃物因自热或外热而发生燃烧的现象；自燃点：可燃物质产生自燃的最低温度；自燃可以分为受热自燃和自热自燃；自燃点可以作为衡量可燃物质受热升温形成自燃危险性的依据；物质的自燃点越低，火灾危险性越大。④爆炸（爆炸极限）爆炸：发物质急剧氧化而产生温度压力的急剧增加，以巨大压力向四周扩散的现象；爆炸可以分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸。可燃气体等与空气混合达到一定浓度，遇火源发生爆炸浓度范围称爆炸极限浓度，用可燃气体在空气中的体积百分比表示。发生爆炸的最低浓度称为爆炸下限，最高浓度称为爆炸上限。低于爆炸下限，不燃不爆，高于爆炸上限，不爆但燃。爆炸极限是衡量可燃气体作业场所是否有爆炸危险的重要指标。爆炸下限越低，爆炸极限范围越大，则危险性越大。4.2.2室内火灾的发展过程初期增长阶段轰燃全盛阶段衰退阶段室内火灾烟气平均温度燃烧时间烟气最高温度的80％室内火灾时间－烟气平均温度曲线(1)初期增长阶段（OA段）特点（1）局部燃烧，温度极不平衡；（2）发展缓慢，燃烧不稳定；（3）蔓延面积小；（4）持续时间长短不一（一般固体物质10～15min）；（5）容易控制（灭火有利时机）；初期增长阶段（OA段）安全疏散判据

起火报警人员不能忍受火灾发展人员活动典型时刻增长察觉准备疏散稳定燃烧时间问题：如何提高安全疏散效果？安装配备灭火安装排烟设备设置报警装置装饰材料要求安装火灾自动报警系统合理火灾应急预案合理建筑防火设计消防楼梯宽度和数量安全出口个数和宽度安全疏散距离安全疏散走道各种建筑设计防火规范、灭火系统设计等(2)全盛阶段（AC段）特点（1）燃烧猛烈，火灾温度高；（2）燃烧稳定；（3）蔓延面积大；（4）持续时间长短取决于通风、可燃物性能、数量；（5）不容易控制；设置合理防火分区合理选用防火分隔材料合理选用构件承重体系措施(3)衰退阶段（CD段）特点（1）可燃物减少，燃烧稳定下降；（2）温度下降，下降速度与火灾持续时间有关；（3）熄灭阶段初期温度高，防止死灰复燃；（4）防止建筑物坍塌4.2.3火灾全盛阶段的描述(1)火灾荷载可燃物的数量和种类是决定猛烈燃烧阶段的重要因素。可燃物固定可燃物容载可燃物临时性可燃物房间中内装修用的、位置基本固定不变的可燃材料，如墙体、顶棚、楼板等结构构件和门窗、固定装修家具等。为房间正常使用而布置，其位置可变性较大的各种可燃物品，如室内可移动家具、衣物、书籍、用具等。主要是由建筑的使用者临时带来并且在此短暂停留的可燃物。永久荷载可变荷载一般忽略火灾荷载定义：室内单位地板面积的等效可燃物木材的数量。单位质量木材发热量火灾荷载可燃物质量单位质量可燃物发热量室内地面面积(2)燃烧速度定义：单位时间内燃烧掉的与木材发热量等效质量。控制燃烧速度因素主要为房间开口的大小受燃料控制的燃烧：开口足够大受通风控制的燃烧：开口大小有限煤炉燃烧示意(3)火灾持续时间（两种含义）燃烧时间烟气最高温度的80％初期增长阶段轰燃全盛阶段衰退阶段室内火灾烟气平均温度从火灾轰燃到火灾熄灭从火灾开始到火灾熄灭衡量火灾危害程度的重要指标之一。问题：火灾持续时间与火灾荷载以及燃烧速度的关系？火灾荷载燃烧速度室内地面面积通风开口面积和高度持续时间火灾荷载和持续时间的统计关系火灾荷载(kg/m2)2537.55075100150200持续时间(h)0.50.71.01.52.03.04~4.5(4)火灾温度衡量火灾危害程度的重要指标之一。ISO834标准升温曲线试验时间(min)达到炉温初始炉温度时间/min温度/℃标准火灾升温曲线图火灾温度时间温度时间温度时间温度55353084018010501070060925240109015750909753601130ISO834曲线下时间-温度对照表(5)防灾所火灾实验设备简介材料高温力学性能测试试验炉防灾所火灾实验设备简介立式火灾试验炉火灾试验数据采集及控制系统防灾所火灾实验设备简介卧式火灾试验炉4.2.4影响建筑火灾严重性因素合理选择建筑材料合理进行建筑布局合理进行结构设计完善建筑构造措施可燃物燃烧性能可燃物数量可燃物分布房间开口面积和形状着火房间大小和形状着火房间热工性能建筑材料建筑布局相互关联，相互影响影响建筑火灾严重性因素影响建筑火灾严重性因素减轻火灾严重性方法燃料空气供给热损失火灾严重性燃料性质火灾荷载燃料分布房间大小及形状开口大小及形状房间的热性能低燃率高着火点尽可能小增加厚实度减少暴露面积均布分隔减小尺寸降低高度减小面积减小高度尽可能失热曾达最高温度最高温持续时间4.2.5火灾蔓延(1)火灾蔓延的形式蔓延形式火焰蔓延热传导热辐射热对流火灾发展阶段热传播主要方式烟囱效应产生原因（防火间距）影响火灾初期发展的主要因素火灾蔓延距离短，规模有限温差、导热系数、截面面积和厚度(2)火灾蔓延途径横向蔓延竖向蔓延未设防火分区洞口分隔不完善火灾在吊顶内部空间蔓延（闷顶）火灾通过隔墙、吊顶、地毯等蔓延火势通过竖井蔓延（烟囱效应）火势朝天棚顶部蔓延火势由外墙窗口向上蔓延火灾蔓延的途径火灾图片（一）：防火分区遭到破坏火灾图片（二）：火灾在吊顶内部空间蔓延火灾图片（三）：火灾通过竖井蔓延火灾图片（四）：火势由外墙窗口向上蔓延火灾图片（五）：火势朝天棚顶部蔓延4.2.6建筑火灾烟气(1)建筑火灾烟气的主要成分

燃烧产物的数量、组成与燃烧物质的化学组成及温度、空气供给等有关。①CO2，CO，水蒸气（主要产物）②醇、醚等有机化合物（不完全燃烧）③HCI，SO2，H2S，HCN，HF，CI2，NO2，NH3（不完全燃烧）(2)建筑火灾烟气的主要危害①缺氧：空气中氧含量21％，短时间接触死亡6％;②窒息：CO2短时间接触死亡20％，导致呼吸急促、头痛、神志不清，中毒窒息；③中毒：CO与血红蛋白亲和力比氧气高250－300倍，头痛、虚脱、神志不清；④高温：心跳加快，灼伤器官，毛细血管破坏，烧伤烧死等；⑤降低能见度：脱离险境的最低能见度5m；⑥心理恐慌(3)烟气控制烟气控制防烟（被动）排烟（主动）限制烟雾产生量自然排烟机械排烟减少烟雾产生防止烟雾扩散火灾报警系统自动灭火系统采用阻燃材料优点：无需动力设备/运行维修费用少/结构简单/投资少/运行可靠/排烟效果好缺点：效果不稳定/对建筑结构有特殊要求/容易蔓延优点：不受外界影响/排烟效果稳定/对建筑结构无特殊要求/不容易蔓延缺点：需动力设备/运行维修费用高/排烟风机与管道耐高温/运行不可靠4.3建筑材料的高温性能4.3.1建筑材料的分类4.3.2建筑材料的耐火性能4.3.3建筑材料的燃烧性能和测定方法4.3.4钢筋高温物理力学性能4.3.5高温混凝土高温物理力学性能4.3.6其他材料的高温性能4.3.7高温钢筋和砼力学性能研究存在的问题4.3.1建筑材料的分类无机材料有机材料复合材料性质分类混凝土、胶凝材料砖、石材建筑陶瓷、建筑玻璃石膏制品无机涂料建筑金属、五金制品功能材料类建筑木材建筑塑料装饰材料有机涂料4.3.2建筑材料的耐火性能结构材料装修材料功能材料用途分类燃烧性能－可燃性、火焰传播性、燃烧速度、发热量、燃烧方式力学性能－高温下和高温后强度、弹性模量、泊松比导热性能－导热系数、热容量隔热性能－热导率、比热容发烟性能－烟气的浓度、颗粒大小和粒径分布、成分毒性性能－CO2、CO、苯、氰化物等导热性能隔热性能力学性能燃烧性能发烟性能毒性性能4.3.3建筑材料的燃烧性能和测定方法建筑材料的燃烧性能（GB8624－1988）级别级别名称检验方法A不燃烧建筑材料GB5464-1985B1难燃烧建筑材料GB8625-1988B2可燃烧建筑材料GB8626-1988B3易燃烧建筑材料不检验不燃性建筑材料A在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不碳化。如花岗石、大理石、水磨石、水泥制品、混凝土制品、石膏板、石灰制品、粘土砖、玻璃、陶瓷、马赛克、钢材、铝合金制品等；难燃性建筑材料B1可燃性建筑材料B2在空气中受到火或高温作用时，立即起火或微燃，并且离开火源后仍能继续燃烧或微燃。如天然木材、木制人造板、竹材、木地板、聚乙烯塑料制品等。易燃性建筑材料B3在空气中受到火或高温作用时，立即起火，且火焰传播速度很快。4.3.4钢筋高温物理力学性能(1)高温下特征钢筋的高温试验表明：

钢筋表面的颜色在升温过程中逐渐有所变化：(2)高温下极限抗拉强度（恒温加载）1）在T≤300℃所有钢筋极限抗拉强度下降幅度都很小，一般不超过10％。2）T>300～800℃间，高温强度急剧下降。

3）至800℃时极限抗拉强度很小，为常温4%～12％。不同种类和强度等级的钢筋，高温极限强度有差别。钢筋高温强度在温度300～800℃下降严重。如持续高温作用使砼保护层破坏，失去对钢筋的保护，构件承载力将严重下降(10－20min将发生破坏)。(3)高温下屈服强度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢Ⅴ级钢清华大学拟合曲线（不同单位实验结果相差较大）(4)高温下弹性模量中南大学同济大学4.3.5混凝土高温下物理力学性能(1)高温宏观现象温度/℃颜色裂缝掉皮缺角疏松100同常温无无无不300稍泛白细微，少尚无无不500灰白细微，较多少量无轻度700暗红明显，多少量个别角较明显900红宽而多无方向性磕碰即掉各角都有程度不等严重，冷却后用手可以捻碎混凝土在不同温度时的表面特征(2)混凝土高温下的立方体抗压强度清华大学拟合曲线（不同单位实验结果相差较大）(3)混凝土高温下的立方体抗拉强度清华大学拟合曲线（不同单位实验结果相差较大）(4)混凝土高温下的应力应变曲线4.3.6其他材料的高温性能(1)建筑玻璃

门窗上普通平板玻璃在火灾作用下大多在250℃左右，由于其变形受到门窗框的限制而自行破裂。玻璃局部温度达到250℃就会发生炸裂。火焰温度达到700～1000℃之间，玻璃在火焰高温作用下，很快会炸裂而失去隔火作用。所以玻璃是不燃烧体，但其耐火极限很低。普通玻璃软化温度为550～600℃，消防队员可以在火场中根据玻璃的软化大致判断火场温度。(2)建筑塑料塑料是一种天然树脂和人工合成树脂为主要原料，加入填充剂、增塑剂、润滑剂和颜料等制成高分子有机物。烟多而且有毒：塑料着火烟雾比较大，热分解产物中含量最多的是CO2和CO，其次如HCI，NH3等，具有强烈刺激性，腐蚀性和毒性。多数塑料发热量大：塑料的发热量一般都超过木材发热量的1～2倍，发热量大，火场温度高，热辐射强，容易促使火灾蔓延。密闭条件下，燃烧产物可能发生爆裂：热分解产物中有可燃气体，和空气混合达到爆炸极限时，可能发生爆炸或爆燃。燃烧速度有快有慢：塑料燃烧速度差异很大，有的极易燃烧，燃烧速度很快，有的不易燃烧，燃烧速度很慢。熔融滴落：有些塑料在燃烧过程中有熔融滴落现象，熔融的塑料温度很高容易促使火势蔓延。现代装修一般使用大量塑料，将产生大量有毒气体，消防队员扑救火灾时一定要佩戴防毒面罩。(3)木材颜色温度℃颜色温度℃颜色温度℃黑色400樱红色900鲜明橙黄色1200稍有红色500鲜明樱红色1000白色1300暗红色700橙黄色1100耀眼白色1500木材燃烧的温度与颜色(4)普通粘土砖粘土砖是由粘土制成砖坯经过干燥入窑煅烧而成。普通粘土砖是一种比较好的耐火材料，可承受800℃～900℃高温，遇水急冷影响也不大。砖砌体受火后发生破坏主要原因是砌筑砂浆在温度超过600℃以后强度迅速下降，发生粉化所致。非承重24砖墙可耐火8h，承重24砖墙可耐火5.5h。砖砌体耐火性能良好。4.3.7钢筋和砼高温力学性能研究存在问题(1)试验数据离散性很大，随机性考虑不够：试验过程中影响因素众多，随机性比较大；(2)缺乏统一的试验标准：包括加热方式、加热速度、恒温时间、冷却方式、仪器设备精度要求、测试方法、测试精度要求等；(3)砼高温多轴力学性能研究结果不足：高温砼研究结构基本上仅针对单向受力情况，多轴高温砼力学性能研究缺乏；(4)高强砼高温力学性能研究结构偏少：高强砼土已取得广泛应用，但是其高温力学性能没有定量的试验本构模型。4.4建筑结构耐火性能4.4.1建筑构件的耐火极限和燃烧性能4.4.2建筑物的耐火等级4.4.3建筑的防火设计4.4.4结构的抗火设计4.4.1建筑构件的耐火极限和燃烧性能(1)耐火极限对建筑构件按时间-温度标准升温曲线进行耐火实验，从受到火作用时起，到失去支撑能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止经历的时间(h)。《建筑构件耐火试验方法》GB/T9978－1988(2)确定构件耐火极限的条件1）承重构件：失去承载能力和抗变形能力

墙：发生跨塌；梁板：发生跨塌；最大挠度超过跨度1/20；千斤顶确定构件耐火极限的条件柱：发生跨塌；试件轴向收缩变形速度超过3H(mm/min)千斤顶确定构件耐火极限的条件2）非承重构件：失去完整性或绝热性

失去完整性：将标准棉垫置于试件有火焰和气体出现的孔洞和其他空隙后20-30mm位置处10-30s，测量该位置是否达到棉垫的燃烧点；失去绝热性：试件背火面的平均温升超过试件表面初始温度140℃或单点最高升温超过初始温度180℃时，则表明试件失去绝热性。(3)影响构件耐火极限的因素

1）完整性：凡易发生爆裂、局部破坏穿洞、构件接缝等都可能影响构件完整性。

2）绝热性：材料导温系数和材料厚度，材料导温系数越大，热量越容易传到构件背火面，绝热性越差。

3）稳定性：构件材料燃烧性能；有效荷载量值；钢材品种；实际材料强度；截面形状和尺寸；配筋方式；配筋率；表面保护；受力状态；支承条件和计算长度。影响构件完整性、绝热性和稳定性的因素均将影响构件的耐火极限！(4)建筑构件燃烧性能分类不燃烧体：用不燃性材料制成构件，构件在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不碳化。如砖墙、砖柱、钢筋混凝土梁板柱，钢梁等。难燃烧体：用难燃烧材料做成的构件或用燃烧材料做成而用非燃烧材料做保护层的构件。如沥青砼、经过防火处理的木材、用有机物填充的混凝土和水泥刨花板等。燃烧体：用燃烧材料做成的构件，如木材等。注意建筑构件和建筑材料燃烧性能分类的区别。如何提高构件耐火极限？1）适当增加构件的截面尺寸；2）对钢筋混凝土构件增加其保护层厚度；3）在构件表面做耐火保护层：现浇混凝土；砂浆或灰胶泥；矿物纤维；轻质预制板；4）钢梁、钢屋架下做耐火吊顶；5）在构件表面做防火涂料；6）进行合理的耐火构造设计。4.4.2建筑的耐火等级建筑耐火等级划分基准：楼板－直接承受有效荷载预制预应力混凝土楼盖在火灾中的破坏(1)建筑耐火等级的划分基准90％的火灾持续时间在2h以内88％的火灾持续时间在1.5h以内80％的火灾持续时间在1h以内二级建筑通常采用钢砼楼板保护层为15mm，耐火极限为1h火灾统计资料《建筑设计防火规范》GB50016将建筑耐火等级分为四级。建筑楼板耐火极限大部一二级建筑不会垮二级建筑占多数一级：1.5h；二级：1.0h三级：0.5h；四级：0.5h(2)不同耐火等级建筑构件耐火极限要求建筑构件（除楼板）根据建筑遭受火灾时造成的危害程度和在建筑结构中占地位提出不同要求。楼板梁柱间隔墙荷载路线承重墙地基基础多层和单层建筑耐火等级《建筑设计防火规范》GB50016注：建筑物构件的燃烧性能和耐火极限表记忆一级耐火等级建筑物主要构件，全部为不燃烧体，耐火极限最长；二级耐火等级建筑物的主要构件，除吊顶为难燃烧体外，其余均为不燃烧体，耐火极限较长；三级耐火等级建筑屋顶承重构件为燃烧体；四级耐火等级建筑物除防火墙为不燃烧体外，其余构件为燃烧体或难燃烧体，耐火极限最短。注：《建筑设计防火规范》GB50016适用范围适用于下列新建、扩建和改建的工业与民用建筑：

1、九层及九层以下的住宅（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度不超过24m的其他民用建筑以及建筑高度超过24m的单层公共建筑；

2、单层、多层和高层工业建筑；

3、地下民用建筑。

不适用于炸药厂（库）、花炮厂（库）、无窗厂房、人民防空工程、地下铁道及其他地下非民用建筑、炼油厂和石油化工厂的生产区。注：建筑耐火等级的判定依据一般根据建筑构件的耐火极限判定建筑物的耐火等级一级：钢砼结构或砖混墙结构；二级：钢结构屋架、钢砼柱或砖墙组合的混合结构；三级：木屋顶和砖墙组成的砖木结构；四级：木屋顶、难燃烧体墙壁组成的可燃结构。(3)高层民用建筑耐火等级《高层民用建筑设计防火规范》GB50045适用于下列新建、扩建和改建的高层建筑及其裙房：1)十层及十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅)；2)建筑高度超过24m的公共建筑。3)不适用于单层主体建筑高度超过24m的体育馆、会堂、剧院等公共建筑以及高层建筑中人民防空地下室。4)当高层建筑建筑高度超过250m时，建筑设计采取的特殊防火措施，应提交国家消防主管部门组织专题研究、论证。高层民用建筑耐火等级根据使用性质、火灾危险性、疏散和补救难度分为一、二类。

一级不低于二级裙房地下室高层民用建筑耐火等级高层耐火等级分为一二级（构件燃烧性能和耐火极限要求）

(4)选定建筑物耐火等级应考虑的因素建筑物的重要性；火灾危险性；建筑物的高度；火灾荷载的大小。4.4.3建筑的防火设计

城市消防规划；建筑物的平面布局和防火间距；防火分区与防火分隔物设计；避难层或避难通道设计；防排烟系统设计；火灾报警系统和消防系统设计；建筑内部装修的防火设计；结构的抗火设计（1）钢筋混凝土结构的抗火设计1)混凝土结构抗火设计要求

结构耐火设计极限时间内，结构承载力不小于各种作用产生的组合效应。

规定的各种荷载组合下，结构的耐火时间不小于规定的结构耐火时间。钢筋混凝土结构的抗火设计混凝土结构抗火设计要求

火灾下结构内部温度均匀时，结构达到承载力极限状态时的温度不小于耐火极限时间内结构的最高温度。上述三个要求等效，满足任意一条即可钢筋混凝土结构的抗火设计2）混凝土结构抗火设计计算过程设计受火状况确定结构温度场混凝土和钢筋的高温性能设计承载力表面热传导条件材料的热