建筑结构的耐火特性及建筑防火与抗火设计

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1、建筑结构的耐火性能和建筑防火与抗火设计建筑结构的耐火性能建筑材料的燃烧性能建筑材料的燃烧性能，是指材料燃烧或遇火时所发生的一切物理、化学变化。其中着火的难易程度、火焰传播快慢以及燃烧时的发热量，均对火灾的发生和发展具有重要意义。按照国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB8624--2006的规定，建筑材料燃烧性能分为四级如下图：非燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不燃烧、不碳化，如花岗岩、大理石、水泥制品、混凝土制品、石膏板、石灰制品、玻璃、陶瓷、钢材、铝合金制品等。难燃性建筑材料：在空气中受到火烧或高温作用时难起火、难于碳化，当火源移走后，燃烧或微燃性立即停止

2、，如纸面石膏板、水泥刨花板，难燃木材等。易燃性建筑材料：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，如有机玻璃、泡沫塑料等。可燃性建筑材料：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。建筑材料的种类很多，为了便于研究其高温性能，做如下分类：有机材料都具有可燃性。由于有机材料在300℃以前会发生碳化、燃烧、熔融等变化，因此在热稳定性方面一般比无机材料差。特点：质量轻，隔热性好，耐热应力作用，不易发生裂缝和爆裂等。建筑材料中常用的有机材料有木材、塑料、胶合板、纤维板、木屑板等。无机材

3、料一般都是非燃性材料。在高温性能方面存在的问题是导热、变形、爆裂、强度降低、阻止松懈等，这些问题往往是由于高温时的热膨胀收缩不一样造成的。常用材料的燃烧性能1.无机材料1）钢材钢材属于不燃性材料。在火灾条件下没有防火保护层面的钢结构往往在十几分钟内发生倒塌破坏。因为在300～400℃时，钢的抗拉强度很快下降，到600℃左右失去承载能力，所以没有防火保护层的钢结构是不耐火的。※普通低碳钢：※普通低合金钢：200～300℃内强度增加，大于300℃后逐渐降低。※冷加工钢筋(冷拉、冷拔、冷轧)：此类钢筋经冷加工后强度提高，塑性降低。※高强钢丝：无明显屈服极限的硬钢。可见冷加工钢筋和高强钢丝

4、耐火性能更差。另外，钢材在温度和应力作用下，随时间推移会发生缓慢塑性变形——蠕变。普通低碳钢蠕变温度为300～350℃，合金钢为400～450℃。为了提高钢结构的耐火性能，常采用隔热材料(钢丝网抹灰、保温砖、隔热混凝土、导热液体)进行包封、散热，或喷涂防火涂料等，以形成防火保护层。2）混凝土混凝土的骨料决定它的耐火性能。花岗岩骨料混凝土在550℃破裂，石灰石骨料混凝土可达700℃。混凝土热容量大，导热系数小，升温慢，是较好的耐火材料。3）钢筋混凝土由于钢筋和混凝土之间的粘接力使它们共同受力，粘结力是由混凝土硬化时握固钢筋产生摩擦力，表面粗糙产生的机械咬合力以及胶合力所组成。对于一面

5、受火的钢筋混凝土，温度升高时由荷载引起的钢筋蠕变加大，350℃以上更为明显。混凝土的水泥石由微裂缝逐渐扩展，到600℃以后混凝土的抗拉强度为0，钢筋的粘结强度也几乎丧失殆尽。2.有机材料建筑材料中常用的有机材料有木材、塑料等，有机材料具有可燃性。1）木材木材的可燃性表现为燃烧和发烟两个特征。木材的燃烧分为预热干燥、热分解、燃烧三个阶段。◆预热干燥。当温度不大于150℃时，木材内的自由水和吸附水蒸发后，呈完全干燥状态，水分蒸发吸热量大，木材升温慢，材质改变少。◆热分解。干燥木材持续升温使木材的化学组分发生分解，分离出低分子化合物如，可燃气体，木炭和焦油，焦油在高温下又分解为可燃气体和

6、木炭。◆燃烧。木材的燃烧速度可用火焰表面传播速度表示，也可用单位时间内木材的炭化深度表示，一般木材的燃烧速度为0.4～0.6mm/min。2）塑料它是一种高分子的有机化合物，由天然或人工合成树脂加入增塑剂、润滑剂和填充材料及颜料制成的。塑料受高温后分解，然后燃烧。热塑性塑料(如聚乙烯等)达软化温度后熔化成黏稠状，滴落下来成为二次火源；热固性塑料(如酚醛树脂)不熔融，当温度达到分解点时会生成烃类化合物可燃气体、不燃性气体和碳化物，达到燃点后发生燃烧。塑料也可以添加阻燃剂以提高耐火性能。建筑构件的耐火性能建筑构件的耐火极限建筑构件的耐火性能，通常是指构件的燃烧性能和抵抗火焰燃烧的时间(

7、即耐火极限)。建筑构件的燃烧性能分为三类：第一类：非燃烧构件；第二类：难燃烧构件；第三类：燃烧构件。耐火极限判定的条件：1)非承重构件①失去完整性。当试件在试验中有火焰和气体从孔洞、空隙中出现，并点燃规定的棉垫时，则表明构件失去了完整性。②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℃或单点最高温升超过初始温度180℃时，则表明构件失去绝热性。2)承重构件。承重构件按是否失去承载能力和抗变形能力来判定。影响构件耐火极限的因素及提高耐火极限的措施1．影响构