1、第二部分 建筑火災(zāi)被動防護(hù),建筑材料的高溫性能 建筑構(gòu)件的耐火試驗(yàn) 建筑物的耐火等級 鋼結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì) 防火分區(qū)與防煙分區(qū) 安全疏散 總平面防火設(shè)計(jì) 室內(nèi)裝修防火設(shè)計(jì),建筑結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系,凡是建筑物，無論宿舍、辦公樓或廠房、體育館，都是由屋蓋、樓板、墻、柱、基礎(chǔ)等結(jié)構(gòu)構(gòu)件所組成。這些構(gòu)件在房屋中互相支承、互相扶持，直接或間接地、單獨(dú)或協(xié)同地承受各種荷載作用，構(gòu)成了一個(gè)結(jié)構(gòu)整體建筑結(jié)構(gòu)。 建筑結(jié)構(gòu)是房屋的骨架，是建筑物賴以存在的物質(zhì)基礎(chǔ)，它的質(zhì)量好壞，對于建筑物的堅(jiān)固和壽命具有決定性作用，對于生產(chǎn)和使用影響很大。,建筑結(jié)構(gòu)與建筑有密切的關(guān)系，在房屋設(shè)計(jì)一開始，在決定建筑設(shè)計(jì)的平面、立面和剖面的時(shí)

2、候，就應(yīng)該考慮結(jié)構(gòu)方案，既要保證建筑使用的要求，又要照顧材料的選用、結(jié)構(gòu)的可能和施工的難易。 因?yàn)椴煌愋偷慕ㄖ?，它們的結(jié)構(gòu)具有不同的受力特點(diǎn)和構(gòu)造特點(diǎn)，大至結(jié)構(gòu)的構(gòu)成及選型，小至構(gòu)件尺寸的大小,建筑結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系,一個(gè)成功的設(shè)計(jì)必然是以選擇一個(gè)經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)構(gòu)方案為基礎(chǔ)，就是要選擇一個(gè)切實(shí)可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系；同時(shí)在各種可行的結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)體系的比較中，又要能在特定的物質(zhì)與技術(shù)條件下，具有盡可能好的結(jié)構(gòu)性能、經(jīng)濟(jì)效果和建造速度。 一個(gè)較復(fù)雜的建筑工程，往往需要各專業(yè)工種互相配合完成，而建筑又是其中的中樞，它既是建筑功能、工程技術(shù)和建筑藝術(shù)的綜合，又是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備、施工等各專業(yè)工種的綜

3、合。,建筑結(jié)構(gòu)與建筑的關(guān)系,建筑結(jié)構(gòu)與防火的關(guān)系,長期以來，建筑防火被認(rèn)為是建筑師設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問題、結(jié)構(gòu)工程師設(shè)計(jì)時(shí)考慮結(jié)構(gòu)防火（對結(jié)構(gòu)稱抗火更宜）的問題不多。 確實(shí)，建筑的防火分隔、避難層的設(shè)置、安全疏散出口的布置等為建筑防火設(shè)計(jì)問題,作為防火分隔的防火墻靠結(jié)構(gòu)支承，如果火災(zāi)中支承結(jié)構(gòu)破壞，防火墻也起不了防火分隔作用；還有避難層下的結(jié)構(gòu)如果達(dá)不到耐火時(shí)間要求而破壞，造成人員傷亡將更為嚴(yán)重；此外，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件（如梁、樓板、樓梯等）在火災(zāi)中如果破壞，會影響人員的疏散和消防人員進(jìn)入建筑內(nèi)滅火。 因此各國建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范都有建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火時(shí)間（或耐火極限）的規(guī)定。,建筑結(jié)構(gòu)與防火的關(guān)系,傳統(tǒng)上

4、，建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火時(shí)間由試驗(yàn)確定。進(jìn)行建筑防火設(shè)計(jì)時(shí)，涉及到結(jié)構(gòu)構(gòu)件，只要對比由試驗(yàn)得出的耐火時(shí)間是否滿足規(guī)定的耐火極限即可 因此工程師關(guān)于結(jié)構(gòu)抗火計(jì)算與設(shè)計(jì)的觀念較為淡薄。,建筑結(jié)構(gòu)與防火的關(guān)系,實(shí)際上，將構(gòu)件從結(jié)構(gòu)中孤立出來，施加一定的荷載，然后按一定的升溫曲線加溫，來測定構(gòu)件耐火時(shí)間的方法，存在很多問題。 首先，構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的受力，很難通過試驗(yàn)?zāi)M，實(shí)際構(gòu)件受力各不相同，試驗(yàn)難以概全，而受力的大小對構(gòu)件耐火時(shí)間的影響較大； 其次，構(gòu)件在結(jié)構(gòu)中的端部約束也是影響構(gòu)件耐火時(shí)間的重要因素； 再次，構(gòu)件受火在結(jié)構(gòu)中會產(chǎn)生溫度應(yīng)力，而這一影響在構(gòu)件試驗(yàn)中也難以準(zhǔn)確反映。 正是注意到試驗(yàn)的上述缺陷

5、，結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)方法已開始從基于試驗(yàn)的傳統(tǒng)方法，轉(zhuǎn)為基于計(jì)算的現(xiàn)代方法，,建筑結(jié)構(gòu)與防火的關(guān)系,典型火災(zāi)案例,火災(zāi)發(fā)生地,返回,一樓儲有大量的電器、橡塑制品以及煙酒、糖果、紅棗、八角、木耳等副食品,衡 州 大 廈,坍塌現(xiàn)場全景圖,湖南省衡陽市“11.3”特大火災(zāi)坍塌事故,廣東珠海前山紡織城火災(zāi),1996年6月16日16時(shí)30分許，珠海前山紡織城A幢（6層，高27米，鋼混結(jié)構(gòu)，二級耐火等級，建筑面積1.8萬余平方米，一層為倉庫，其余各層為生產(chǎn)車間），在消防工程施工（安裝自動噴水裝置）中，無證電工使用沖擊電鉆打孔時(shí)，因電氣線路短路打出火花引燃棉花導(dǎo)致火災(zāi)，由于報(bào)警遲，火勢迅速蔓延。珠海市消防支隊(duì)接警

6、后，迅速調(diào)集消防力量前往撲救，廣東省消防總隊(duì)接報(bào)后又及時(shí)調(diào)集廣州、中山、佛山三市消防力量增援。次日4時(shí)，大火被基本控制，進(jìn)入滅余火階段。,17日13時(shí)許，外方老板急于調(diào)集數(shù)百名職工進(jìn)入現(xiàn)場清理物資、翻棉花包；同時(shí)，廠方還調(diào)來數(shù)臺履帶式推土機(jī)、挖掘機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場搬運(yùn)棉花包。因該建筑物已經(jīng)經(jīng)過近20小時(shí)的火焰高溫作用，加之滅火時(shí)噴了大量水，使棉花包、棉布包重量成倍增加，而且又進(jìn)去了幾百名職工翻包，尤其是工程機(jī)械的劇烈震動，導(dǎo)致A幢廠房于17日14時(shí)10分坍塌，造成93人死亡、156人受傷的嚴(yán)重后果,廣東珠海前山紡織城火災(zāi),第六章 建筑材料的高溫性能,6.1 概述 6.2 鋼材的高溫性能 6.3 混凝土

7、的高溫性能 6.4 其它材料的高溫性能 6.5 建筑材料燃燒性能分級及試驗(yàn)方法,6.1 概述,燃燒性能:包括著火性、火焰?zhèn)鞑バ?、燃燒速度和發(fā)熱量等 力學(xué)性能:材料在高溫作用下，力學(xué)性能（尤其是強(qiáng)度性能）隨溫度的變化關(guān)系。 發(fā)煙性能 毒性性能 隔熱性能:在隔絕火災(zāi)高溫?zé)崃糠矫?，材料的?dǎo)熱系數(shù)和熱容量是兩個(gè)最為重要的影響因素。,建筑材料高溫下的性能包括以下五個(gè)方面：,6.2 鋼材的高溫性能,鋼材的冶煉和分類 常用建筑鋼材 鋼材的高溫性能,建筑用鋼材可分為鋼結(jié)構(gòu)用鋼材（各種型材、鋼板）和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)用鋼筋兩類。它是在嚴(yán)格的技術(shù)控制下生產(chǎn)的材料，具有強(qiáng)度大、塑性和韌性好、品質(zhì)均勻、可焊可鉚、制成的鋼

8、結(jié)構(gòu)重量輕等優(yōu)點(diǎn)。但就防火而言，鋼材雖然屬于不燃性材料，耐火性能卻很差。,鋼材的冶煉,鋼的主要成分是鐵和碳，它的含碳量在2%以下。鋼的冶煉主要是將熔融的生鐵進(jìn)行高溫氧化，使碳的含量降低到預(yù)定范圍，雜質(zhì)含量降低到允許范圍之內(nèi)。鋼的冶煉方法主要有空氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法、氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼法和平爐煉鋼法。冶煉過程中，鐵被氧化成氧化鐵，影響鋼材質(zhì)量，必須進(jìn)行脫氧。根據(jù)脫氧程度的不同鋼可分為沸騰鋼（脫氧不完全）、鎮(zhèn)靜鋼（完全脫氧）和半鎮(zhèn)靜鋼（脫氧程度介于沸騰鋼與鎮(zhèn)靜鋼之間）。,鋼的分類,碳素鋼：以鐵、碳為主體，含碳量小于2%。含碳量小于0.25%的為低碳鋼；介于0.25%0.6%的為中碳鋼；大于0.6%的為高碳鋼。

9、合金鋼：在普通低碳鋼的基礎(chǔ)上，加入少量合金元素，如硅、錳、鉻、鈦、釩等。可以保證鋼的良好塑性、韌性，提高鋼的強(qiáng)度。低合金鋼合金元素總含量小于5%；中合金鋼合金元素總含量為510%；高合金鋼合金元素大于10%。,常用建筑鋼材普通碳素鋼,分為Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五種，Q是屈服點(diǎn)的漢語拼音首位字母，數(shù)字代表鋼材厚度（直徑）16mm時(shí)的屈服點(diǎn)下限N/mm2。數(shù)字較低的鋼材，碳含量和強(qiáng)度較低，而塑性、韌性、焊接性較好。 普通碳素鋼分為A、B、C、D四個(gè)質(zhì)量，A級最差，D級最好。 普通碳素鋼塑性好，適宜于各種加工，并能保證在焊接、超載、沖擊、溫度應(yīng)力等不利條件下的安全：力學(xué)性能

10、穩(wěn)定，對軋制、一般加熱、劇烈冷卻的敏感性較小。但與低合金結(jié)構(gòu)相比，強(qiáng)度較低。普通碳素鋼中的Q235（其碳含量為0.12%0.22%）因?yàn)槠淞W(xué)及加工等綜合方面的性能較好，而且冶煉成本低，所以在建筑工程中得到普遍使用。,常用建筑鋼材低合金結(jié)構(gòu)鋼,是一種含有少量合金元素的合金鋼種。低合金結(jié)構(gòu)鋼具有較高的強(qiáng)度，良好的塑性和沖擊韌性，并具有耐銹蝕，耐低溫性能，是一種高效能鋼種。較多地用于大型結(jié)構(gòu)和荷載較大的結(jié)構(gòu)。,普通碳素鋼的高溫力學(xué)性質(zhì),普通碳素鋼的高溫力學(xué)性質(zhì),當(dāng)鋼材溫度在350以下時(shí)，由于蘭脆現(xiàn)象，極限強(qiáng)度比常溫時(shí)略有提高； 溫度超過350，強(qiáng)度開始下降；溫度達(dá)到500時(shí)強(qiáng)度降低約50%，600

11、時(shí)降低約70%； 鋼材的屈服點(diǎn)隨溫度升高也逐漸降低，在500時(shí)約為常溫的50%。 鋼材在高溫下屈服點(diǎn)降低是決定鋼結(jié)構(gòu)和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐火性能的最重要的因素。（鋼屋架）,建筑鋼材的變形性能,鋼材的伸長率和截面收縮率隨著溫度升高總的趨勢是增大的，表明高溫下鋼材塑性性能增大。 鋼材在一定溫度和應(yīng)力作用下，隨時(shí)間的推移，會發(fā)生緩慢塑性變形，即蠕變。蠕變在溫度高于一定值時(shí)比較明顯，對于普通低碳鋼這一溫度為300350，對于合金鋼為400450，溫度愈高，蠕變現(xiàn)象愈明顯。蠕變不僅受溫度的影響，而且也受應(yīng)力大小影響，若應(yīng)力超過了鋼材在某一溫度下屈服強(qiáng)度時(shí)，蠕變會明顯增大。,建筑鋼材的導(dǎo)熱性能,鋼材在常數(shù)下的

12、導(dǎo)熱系數(shù)為58W/m，約為混凝土的38倍。隨著鋼材溫度升高，導(dǎo)熱系數(shù)逐漸減小，當(dāng)溫度達(dá)到750時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)幾乎變成了常數(shù)，約為30W/m。鋼材導(dǎo)熱系數(shù)大是造成鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)條件下極易破壞的主要原因之一。,高溫下結(jié)構(gòu)鋼的熱物理特性,一、熱膨脹系數(shù),當(dāng)溫度升高時(shí)，鋼構(gòu)件要發(fā)生膨脹。對截面溫度均勻分布的靜定結(jié)構(gòu)而言，熱膨脹只對變形有影響，不會產(chǎn)生附加內(nèi)力。但當(dāng)結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的膨脹受到約束時(shí)，就會產(chǎn)生附加內(nèi)力，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)反應(yīng)分析時(shí)，必須考慮這種影響。,參考鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)與計(jì)算中國建工出版社,熱膨脹系數(shù),鋼的熱膨脹系數(shù)（特指線膨脹系數(shù)）實(shí)際隨溫度的升高會發(fā)生變化，但變化幅度不大,熱膨脹系數(shù),ECCS(Euro

13、pean Convention for Constructional Steelwork)給出的從室溫開始升溫時(shí)鋼的熱膨脹與溫升的關(guān)系，擬合公式為：,ECCS的建議和歐洲規(guī)范EUROCODE 3采用的熱膨脹系數(shù)為,m/(m ),熱膨脹系數(shù),BSI（British Standards Institution）BS5950：Part8采用的熱膨脹系數(shù)與ECCS建議采用的系數(shù)相同。 AISC（American Institute of Steel Construction）采用的熱膨脹系數(shù)是一個(gè)隨溫度變化的量：,m/(m ),熱膨脹系數(shù),日本所采用的熱膨脹系數(shù)為：,澳大利亞規(guī)范AS4100采用,m/

14、(m ),m/(m ),熱膨脹系數(shù),中國鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的常溫下鋼的膨脹系數(shù)為常數(shù)：,m/(m ),國內(nèi)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)抗火分析時(shí)，鋼的熱膨脹系數(shù)一般取常數(shù)：,m/(m ),鋼的比熱,鋼的比熱隨溫度變化較大，近似可用下式表示：,J/(kg ),ECCS建議和英國規(guī)范BS5950：part 8 均采用常數(shù),J/(kg ),EUROCODE采用的結(jié)構(gòu)鋼的不隨溫度變化的比熱為,J/(kg ),鋼的比熱,日本采用：,J/(kg ),當(dāng)取鋼材的比熱為常數(shù)時(shí)，采用,J/(kg ),鋼的導(dǎo)熱系數(shù),鋼的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的升高而減小。日本采用,W/(m ),英國規(guī)范取常數(shù),W/(m ),EUROCODE 3提出的隨溫度

15、變化的導(dǎo)熱系數(shù)為,W/(m ),W/(m ),鋼的導(dǎo)熱系數(shù),EUROCODE 3提出的不隨溫度變化的導(dǎo)熱系數(shù)為,W/(m ),鋼的密度,鋼的密度隨溫度的變化很小，可取常數(shù),ECCS給出的高溫下結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度公式為,國內(nèi)在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)抗火分析時(shí)，一般采用這種方案,初始彈性模量(ECCS建議)采用的方案為,式中 E常溫下的彈性模量， 溫度為 時(shí)的初始彈性模量，,6.3 混凝土的高溫性能,概述 混凝土的高溫力學(xué)性能 混凝土的爆裂 混凝土的熱學(xué)性質(zhì),混凝土的高溫性能概述,混凝土：由膠凝材料、水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合，拌制成拌合物，經(jīng)一定時(shí)間硬化而成的人造石材。,混凝土的高溫性能概述,重混凝土：表觀

16、密度大于2600kg/m3，采用重晶石、鐵礦石等作骨料，對射線、射線有較高的屏蔽能力。 普通混凝土：表觀密度為19002500kg/m3，采用天然的砂、石子作骨科，在建筑工程中使用最廣。 輕混凝土：表觀密度為8001900kg/m3，包括輕骨料混凝土、多孔混凝土及無砂大孔混凝土，多用于有保溫隔熱要求的墻體、屋面等處，標(biāo)號高的輕骨料混凝土也用于承重結(jié)構(gòu)。,混凝土按密度分類：,混凝土的高溫性能概述,結(jié)構(gòu)混凝土 防水混凝土 耐熱混凝土 耐酸混凝土,混凝土按功能和用途分類：,混凝土的高溫性能概述,可根據(jù)不同要求配制不同性質(zhì)的混凝土。 混凝土在凝結(jié)前具有良好的塑性，可澆制成各種形狀和大小的構(gòu)件或結(jié)構(gòu)物；

17、 混凝土與鋼筋有牢固的粘結(jié)力，能制作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)和構(gòu)件； 混凝土拌合物經(jīng)硬化后有抗壓強(qiáng)度高與耐久性良好的特性； 混凝土組成材料中砂、石等地方材料占80%以上，符合就地取材和經(jīng)濟(jì)的原則。,混凝土的優(yōu)點(diǎn)：,湖南衡陽11.3特大火災(zāi)坍塌事故,高溫混凝土的抗壓強(qiáng)度,混凝土的抗壓強(qiáng)度,在溫度為300以下，混凝土的抗壓強(qiáng)度基本上沒有降低，甚至還有些增大； 當(dāng)溫度超過300以上，隨著溫度升高，混凝土抗壓強(qiáng)度逐漸降低。,混凝土抗壓強(qiáng)度下降的原因,混凝土各組成材料的熱膨脹不同。在溫度超過300情況下，水泥石脫水收縮，而骨料受熱膨脹，由于脹縮的不一致性，使混凝土中產(chǎn)生很大的內(nèi)應(yīng)力，不但破壞了水泥石與骨料間的粘結(jié)

18、，而且會把包裹在骨料周圍的水泥石撐破。 水泥石內(nèi)部產(chǎn)生一系列物理化學(xué)變化。如水泥主要水化產(chǎn)物Ca(OH)2，水化鋁酸鈣等的結(jié)晶水排出，使結(jié)構(gòu)變得疏松。 骨料內(nèi)部的不均勻膨脹和熱分解。如花崗巖和砂巖內(nèi)石英顆粒膨脹的方向性及晶形轉(zhuǎn)變（在溫度達(dá)到573、870），石灰?guī)r中CaCO3的熱分解(在825)，導(dǎo)致骨料強(qiáng)度的下降。,影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素,加熱溫度：混凝土加熱溫度越高，抗壓強(qiáng)度下降越大。 混凝土的組成材料：骨料在混凝土中占絕大部分。骨料的種類不同，性質(zhì)也不同，直接影響混凝土的高溫強(qiáng)度。用膨脹性小、性能較穩(wěn)定、粒徑較小的骨料配制的混凝土在高溫下抗壓強(qiáng)度保持較好。采用高標(biāo)號水泥、減少水泥用量、

19、減少含水量也有利于保持混凝土在高溫下的強(qiáng)度。,影響混凝土抗壓強(qiáng)度的因素,消防射水：消防水急驟射到高溫的混凝土結(jié)構(gòu)表面時(shí)，會使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生嚴(yán)重破壞。當(dāng)混凝土結(jié)構(gòu)表面溫度達(dá)到300左右時(shí)，其內(nèi)部深層溫度依然很低，消防水射到混凝土結(jié)構(gòu)表面急劇冷卻會使表面混凝土中產(chǎn)生很大的收縮應(yīng)力，因而構(gòu)件表面出現(xiàn)很多由外向內(nèi)的裂縫。當(dāng)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(qiáng)度急劇降低。,混凝土高溫時(shí)的強(qiáng)度,影響混凝土高溫時(shí)的抗壓強(qiáng)度因素很多，尤其是加熱速度、試件負(fù)荷狀態(tài)、水泥含量、骨料性質(zhì)等。多年來，世界各國進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究，下圖給出了已發(fā)表的試驗(yàn)結(jié)果，圖中陰影

20、區(qū)為試驗(yàn)值變化范圍。,參考建筑結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì) 中國建材出版社,混凝土高溫時(shí)的強(qiáng)度折減系數(shù)變化,我們定義混凝土在溫度T時(shí)的抗壓強(qiáng)度fcuT與常溫下的抗壓強(qiáng)度fcu之比為混凝土的抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)，用Kc表示，即,混凝土高溫時(shí)的強(qiáng)度,歐洲混凝土協(xié)會總結(jié)歸納各國的試驗(yàn)結(jié)果，推薦下式計(jì)算混凝土抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)：,式中T為混凝土的受熱溫度，。上式所表示的曲線即上圖中實(shí)線所示。,混凝土高溫時(shí)的強(qiáng)度,混凝土高溫后的強(qiáng)度,實(shí)驗(yàn)表明，混凝土受到高溫作用然后冷卻到室溫時(shí)，其抗壓強(qiáng)度比熱態(tài)時(shí)要低。根據(jù)四川消防科研所試驗(yàn)結(jié)果并推薦下表所示的混凝土強(qiáng)度折減系數(shù)：,混凝土高溫后強(qiáng)度折減系數(shù),已考慮了消防射水對混凝土強(qiáng)度的影響

21、,混凝土的抗拉強(qiáng)度,在火災(zāi)高溫條件下，混凝土的抗拉強(qiáng)度隨溫度上升明顯下降，下降幅度比抗壓強(qiáng)度大1015%。當(dāng)溫度超過600以后，混凝土抗拉強(qiáng)度則基本喪失?；炷量估瓘?qiáng)度發(fā)生下降的原因是在高溫下混凝土中的水泥石產(chǎn)生微裂縫造成的。,混凝土的粘結(jié)強(qiáng)度,在火災(zāi)高溫作用下鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度變化對其承載力影響很大 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)受熱時(shí)，其中的鋼筋發(fā)生膨脹，雖然混凝土中的水泥石對鋼筋有環(huán)向擠壓、增加兩者間摩擦力作用，但由于水泥石中產(chǎn)生的微裂縫和鋼筋的軸向錯(cuò)動，仍將導(dǎo)致鋼筋與混凝土之間的粘結(jié)強(qiáng)度下降。 螺紋鋼筋表面凹凸不平，與混凝土間機(jī)械咬合力較大，因此在升溫過程中粘結(jié)強(qiáng)度下降較少。,彈性模量,混凝土

22、在高溫下彈性模量降低明顯，其呈現(xiàn)明顯的塑性狀態(tài)，形變增加。主要原因是：水泥石與骨料在高溫時(shí)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。,混凝土高溫時(shí)的彈性模量,同混凝土的強(qiáng)度一樣，我們定義混凝土在熱態(tài)狀態(tài)下的彈性模量與常溫下的彈性模量之比為混凝土的彈性模量折減系數(shù)，用KcE表示，其值隨溫度的變化情況列于表,混凝土高溫時(shí)彈性模量折減系數(shù),混凝土在高溫后的彈性模量,實(shí)驗(yàn)表明，混凝土加熱并冷卻到室溫時(shí)測定的彈性模量比熱態(tài)時(shí)彈性模量要小。表列出了由四川消防研究所根據(jù)其試驗(yàn)結(jié)果所推薦的數(shù)值。,混凝土高溫后的彈性模量折減系數(shù),混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線,混凝土在高溫作用時(shí)和作用后其

23、一次加荷下的應(yīng)力應(yīng)變曲線和常溫下相似。由于混凝土彈性模量和強(qiáng)度的降低，只是曲線應(yīng)力峰值降低，曲線更為平緩。對于受熱冷卻后的混凝土，這種現(xiàn)象更為明顯,混凝土的應(yīng)力應(yīng)變曲線,混凝土的爆裂,在火災(zāi)初期，混凝土構(gòu)件受熱表面層發(fā)生的塊狀爆炸性脫落現(xiàn)象，稱為混凝土的爆裂。它決定著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能，尤其是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?；炷恋谋褧?dǎo)致構(gòu)件截面減小和鋼筋直接暴露于火中，造成構(gòu)件承載力迅速降低，甚至失去支持能力。 影響爆裂的因素有含水率、密實(shí)性、骨料的性質(zhì)、加熱的速度、構(gòu)件施加預(yù)應(yīng)力的情況以及約束條件等。 耐火試驗(yàn)初期；急劇加熱；混凝土含水率大；預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件；周邊約束的鋼筋混凝土板；厚度小

24、的構(gòu)件；梁和柱的棱角處以及工字型梁的腹板部位易發(fā)生爆裂。,混凝土的熱學(xué)性質(zhì),導(dǎo)熱系數(shù)：普通混凝土在常溫下的導(dǎo)熱系數(shù)約為1.63W/m，隨著其溫度升高，導(dǎo)熱系數(shù)減小，在溫度500時(shí)為常溫的80%，在1000時(shí)只有常溫的50%。 比熱：混凝土在溫度升高時(shí)比熱緩慢增大。在火災(zāi)高溫下混凝土的比熱可取常值921J/kg。 密度：在升溫條件下，混凝土由于內(nèi)部水分的蒸發(fā)和發(fā)生熱膨脹，密度降低。,石材抗壓強(qiáng)度隨溫度變化,玻璃的高溫性能,普通平板玻璃：在火災(zāi)條件下大多在250左右，由于其變形受到門、窗框的限制而自行破裂。 夾絲玻璃：是在玻璃成型過程中，將經(jīng)過預(yù)熱處理的金屬絲網(wǎng)加入已軟化的玻璃中，經(jīng)壓延輥壓制而成

25、。常用夾絲玻璃的厚度為6mm。金屬絲網(wǎng)在夾絲玻璃中主要起增大強(qiáng)度作用。當(dāng)夾絲玻璃表面受到外力或高溫作用時(shí)，同樣會炸裂，但在金屬絲網(wǎng)的支撐拉結(jié)下，裂而不散。當(dāng)溫度升高到700800后，夾絲玻璃表面發(fā)生熔融，會填實(shí)已經(jīng)出現(xiàn)的裂縫，直至整個(gè)玻璃軟化熔融，順著金屬絲網(wǎng)垂落下來，形成孔洞，才失去隔火作用。,玻璃的高溫性能,復(fù)合防火玻璃：將兩片或兩片以上的普通平板玻璃用透明防火粘結(jié)劑膠結(jié)而成的一種防火玻璃，屬于阻火隔熱型防火玻璃。這種在玻璃正常使用時(shí)和普通玻璃一樣具有透光性能和裝飾性能；發(fā)生火災(zāi)后，隨著火勢的蔓延擴(kuò)大，火災(zāi)區(qū)域的溫度升高，防火夾層不但能將炸裂的玻璃碎片牢固地粘結(jié)在其他玻璃上，而且受熱膨脹發(fā)

26、泡，厚度增大810倍，形成致密的蜂窩狀防火隔熱層，阻止了火焰和熱量向外穿透，從而起到隔火隔熱作用。復(fù)合防火玻璃主要用于防火門、窗和防火隔斷，此外也用于樓梯間、電梯井的某些部位。,6.3 建筑材料的燃燒性能分級及試驗(yàn)方法,建筑材料燃燒性能分級 建筑材料不燃性試驗(yàn)方法 建筑材料難燃性試驗(yàn)方法 建筑材料可燃性試驗(yàn)方法,建筑材料的燃燒性能分級（GB8624-88),級別符號 級別名稱 試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) A不燃性建筑材料GB5464-85 B1難燃性建筑材料GB8625-88 B2可燃性建筑材料GB8626-88 B3易燃性建筑材料不試驗(yàn) 分級標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的建筑材料系指在建筑物構(gòu)配件中使用的各類成型材料，建

27、筑物內(nèi)存放的紡織品及家具類材料等，因不屬于建筑材料范疇，故未列入本分級標(biāo)準(zhǔn)中。,建筑材料燃燒性能分級方法 GB 86241997,增設(shè)了A 級復(fù)合（夾芯）材料，并根據(jù)我國具體情況，增加了對特定用途的鋪地材料、窗簾幕布類紡織物、電線電纜套管類塑料材料和管道隔熱保溫用泡沫塑料的具體規(guī)定。,不燃類材料（A 級）,A 級勻質(zhì)材料 按GB/T5464 進(jìn)行測試，其燃料性能應(yīng)達(dá)到： a) 爐內(nèi)平均溫升不超過50； b) 試樣平均持續(xù)燃燒時(shí)間不超過20s； c) 試樣平均質(zhì)量損失率不超過50。,不燃類材料（A 級）,A 級復(fù)合（夾芯）材料 達(dá)到下述各項(xiàng)要求的材料，其燃燒性能定為A 級。 a) 按GB/T86

28、25 進(jìn)行測試，每組試件的平均剩余長度35cm（其中任一試件的剩余長度20cm）,且每次測試的平均煙氣溫度峰值125，試件背面無任何燃燒現(xiàn)象； b) 按GB/T8627 進(jìn)行測試，其煙密度等級（SDR）15； c) 按GB/T14402 和GB/T14403 進(jìn)行測試，其材料熱值4.2MJ/kg，且試件單位面積的熱釋放量16.8MJ/m2； d) 材料燃燒煙氣毒性的全不致死濃度LC025mg/L。,可燃類材料（B 級）,B1級材料 達(dá)到下述各項(xiàng)要求的材料，其燃燒性能定為B1 級。 a) 按GB/T8626 進(jìn)行測試，其燃燒性能應(yīng)達(dá)到GB/T8626 所規(guī)定的指標(biāo)，且不允許有燃燒滴落物引燃濾紙的

29、現(xiàn)象； b) 按GB/T8625 進(jìn)行測試，每組試件的平均剩余長度15cm(其中任一試件的剩余長度0cm),且每次測試的平均煙氣溫度峰值200； c) 按GB/T8627 進(jìn)行測試，其煙密度等級（SDR）75。,可燃類材料（B 級）,B2級材料 按GB/T8626 進(jìn)行測試，其燃燒性能應(yīng)達(dá)到GB/T8626 所規(guī)定的指標(biāo)，且不允許有燃燒滴落物引燃濾紙的現(xiàn)象。 B3 級材料 不屬于B1 和B2 級的可燃類建筑材料，其燃燒性能定為B3 級,對某些特定用途材料的特別規(guī)定,本標(biāo)準(zhǔn)對于鋪地材料、窗簾幕布類紡織物材料、電線電纜套管類材料及用于管道隔熱保溫的泡沫塑料，根據(jù)其使用場合，規(guī)定了下述相應(yīng)的檢驗(yàn)方法

30、以確定其燃燒性能的級別。,建筑材料不燃性試驗(yàn)方法（GB/T 54641985）,試驗(yàn)設(shè)備 試樣 試驗(yàn)程序 試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算 判定條件,建筑材料不燃性試驗(yàn)爐,1提手；2插入裝置；3表面熱電偶； 4通風(fēng)罩；5耐火管；6氧化鎂粉；7導(dǎo)管； 8電熱帶；9進(jìn)氣孔；10礦棉材料；11空氣穩(wěn)流器；12氣流罩；13下蓋板；14壁板；15上蓋板；16礦棉材料；17爐內(nèi)熱電偶；18吊籃；19中心熱電偶,試驗(yàn)設(shè)備：電加熱試驗(yàn)爐，它由耐火管、電熱帶、保溫層、空氣穩(wěn)流器、通風(fēng)罩及試樣插入裝置等部分組成。 試樣：試樣數(shù)量為5個(gè)，試驗(yàn)前應(yīng)將試驗(yàn)放在通風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥2025h，然后放入干燥皿內(nèi)冷卻至環(huán)境溫度。 試驗(yàn)程序：稱重，確

31、定尺寸后，放入吊籃內(nèi)，迅速置于溫度穩(wěn)定在745755的電加熱試驗(yàn)爐中，持續(xù)加熱30min。試驗(yàn)中應(yīng)記錄溫度變化和持續(xù)燃燒時(shí)間，觀察和記載試樣的變形、熔化、發(fā)煙、釋放氣體、色變等現(xiàn)象。試驗(yàn)結(jié)束，將試樣及其剝落物收集后冷卻后稱重,1.爐內(nèi)平均升溫。 2.試樣表面平均溫升。 3.試樣中心平均溫升。 4.試樣平均持續(xù)燃燒時(shí)間。 5.試樣平均失重率。,試驗(yàn)結(jié)果計(jì)算,不燃性材料判定條件,1.爐內(nèi)平均溫升不超過50 2.試樣表面平均溫升不超過50 3.試樣中心平均溫升不超過50 4.試樣平均持續(xù)燃燒時(shí)間不超過20s 5.試樣平均失重率不超過50,建筑材料不燃性試驗(yàn)方法 GB/T 54641999,范圍 規(guī)定

32、了在實(shí)驗(yàn)室條件下評定建筑材料燃燒性能的試驗(yàn)方法，不能用于描述或評定材料在實(shí)際火災(zāi)條件下的火災(zāi)危險(xiǎn)性，也不能作為材料燃燒危險(xiǎn)性有效評價(jià)的唯一依據(jù)。主要目的是確定一種材料是否直接助長火勢 本標(biāo)準(zhǔn)適用于測試建筑材料。它不適用于測試有涂層、有飾面層或多層的制品 取樣樣品應(yīng)足夠大，以便能代表該材料，對不均勻材料更要注意。,試樣 1 每種材料應(yīng)制備五個(gè)試樣。 2 試樣為圓柱形，直徑452mm ，高50mm3mm，體積80cm35cm3 制備 1 試樣應(yīng)盡可能代表材料的平均性能 2 如果材料的厚度小于50mm，則試樣高度可通過疊加該材料的層數(shù)并調(diào)整每層材料的厚度來保證。疊層的布置應(yīng)使試樣中心熱電偶的熱接點(diǎn)位于該材料內(nèi)部，不應(yīng)處于層間界面上。 3 在試樣頂部中心沿軸向應(yīng)預(yù)留一直徑為2m