已有建筑物受火灾后的特性及抗力鉴定及对策

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1、已有建筑物受火灾后的特性及其抗力鉴定和对策一、概述二、火灾随时间的演化过程三、Tei-Ti曲线及特征量的确定四、火灾对材料特性的影响五、火灾对结构物的影响六、受火灾程度的鉴定方法七、修补方法已有建筑物受火灾后的特性及抗力鉴定及对策一、概述1．学习目的：培养博士生具有坚实宽广的理论基础与系统深入的专门知识，培养认识火灾和解决火灾问题的能力。博士生有流体和固体，但都需学习，目的是：1）达到博大精深；2）都可能遇到；3）损失严重，80年统计美国62.5亿美元，英国4.69亿英镑；93年中国11.2亿元；94年阜新、克拉玛依、夏宫；97年大

2、连；2001年美国9.11。2．学习内容：认识火灾问题：1）火灾随时间演化的过程；确定火灾温度；2）各种建筑材料受到火灾后的特性；3）各种结构受到火灾后的特性。解决火灾问题：1）建筑的受害程度的鉴定方法和评价；2）建筑物受火灾后的加固补强措施。参考文献：建筑工程事故处理与预防；已有建筑物的抗力鉴定及对策；建筑防火设计；混凝土结构：修补，防水与防护．二、火灾随时间的演化过程1．不同结构抗火灾的能力：1）木结构和一般钢结构：抗火灾的能力相当小，一旦遭到火灾，如在初期阶段消防灭火不是相当迅速，建筑物就有可能完全被烧光或倒塌。火灾持续的时间很

3、短。(见照片)2）钢筋混凝土类结构：属于耐火结构，抗火灾的能力相当高，即使遇到了火灾，建筑物在短时间内也不会燃烧，而且受热后变形较小。火灾后虽然墙壁和天棚的混凝土被熏黑并发生变色，结构局部也被烧伤，但整个建筑物几乎还是处于火灾前的样子。但根据火灾持续的时间和火灾的规模及灾情的不同，也就是火灾温度的不同，建筑物会受到不同程度的损坏。2．火灾随时间演化的过程，可用时间Ti与火灾温度Tei的关系曲线来描述。1）对于混凝土或钢筋混凝土一类耐火结构：火灾时间Ti与火灾温度Tei的关系曲线可分为三个阶段—三个时期，成长期、旺盛期、衰减期，如图1。

4、成长期：在某一空间的可燃性物质中着小火时，首先消耗室内的氧气，进而产生烟和燃烧气体，使燃烧范围扩大，这个阶段称为火灾的成长期。室内温度逐渐上升，可见烟。旺盛期：随着燃烧范围的扩大，室内温度慢慢上升的同时，因窗玻璃的破损和门户的开放使空气大量流入，加之停留在天棚上面的可燃气体着火，于是火灾温度急剧上升。同时没有燃烧的室内可燃物也开始燃烧，使火焰和黑烟从开口处喷出，这个时期称作火灾的旺盛期，温度达到10000C，可见火光。衰减期：火灾温度随着时间的增长而逐渐增加，直到室内可燃物全部烧尽为止，即经过最高温度所示的旺盛期后火灾温度慢慢下降，这

5、个阶段称作火灾的衰减期。可见余烟。2）对于木结构建筑：因为墙壁和天棚都由可燃性材料构成，缝隙也多，火苗会自然地不断扩大，向天棚、屋顶发展，所以这类结构的火灾时间Ti与火灾温度Tei的关系与耐火结构不同，着火约10分钟后就达到旺盛期，且旺盛期很短，很快进入衰减期，如图2。三、Tei-Ti曲线及特征量的确定：上述燃烧过程中，Tei-Ti关系线如何确定，特别是Tei-Ti关系曲线上的特征量的确定。其中我们最关心的是火灾的燃烧时间Ti和对应Ti的火灾温度Tei，以便根据火灾持续时间和温度决定火灾对建筑材料和结构的影响，来确定建筑材料和建筑结构

6、的受损程度及补强措施，所以下面介绍这两个特征量的确定方法：火灾的燃烧时间Ti可按下式计算：（1）式中W为室内可燃物重量（kg）;R为燃烧速度，日本川越博士多次进行了实际建筑物及其模型的火灾试验，建议了一个被世界各国所应用的公式：（2）A为窗口或门的开口面积（m2），H为开口处的高度（m）。由（1），（2）式可见，可燃物的数量越多，房屋的开口处又小又低，则火灾的持续时间越长。R的单位为kg/min火灾的温度与时间关系是非线性的，所以为了求对应某一燃烧时间Ti+1的温度Tei+1，需用迭加法，由前一时刻Ti时的温度Tei加上时间增量Δti

7、这一微小时段的温度升高量，可得Ti+1时刻的火灾温度Tei+1为：（3）式中Tei+1为当前的火灾温度（0C），即为时间Ti经过增量时间Δti后的火灾温度；Tei为时间Ti时的火灾温度（0C）；q为可燃物质的发热量（百万卡/kg），如木材q=百万卡/kg，可查表求；Qw为壁的吸热量（卡）；QB为由开口处向外面的幅射热（卡）；QL为喷出火燃带走的热量（卡）；V为火灾房间的容积（m3）；Cp为气体比热（卡/标准立方米.度）。式（3）是怎样得来的呢？是根据热平衡条件得出。热平衡方程为（图3）：(4)式中QH为单位时间内在火灾室内的总发热量，

8、QH=qR=（百万卡/kg.）(kg/min)=（百万卡/min），QR为提高空气温度的热量（卡）（指提高室内温度的热量）。图3.室内火灾的热平衡图QWQBQLQHQR=卡／min（5）将QH，QR的表达式代入热平衡方程