结构抗火设计.ppt

结构抗火设计2015,火灾案例,世贸大楼火灾,CCTV新楼,济南奥体中心,北大体育馆,俄罗斯教堂,建设中的环球金融中心,北京护国寺,广州市一火灾现场,蒋介石在台官邸,山东临沂塑料市场,南昌一商业大厦,宁波世贸中心,某公寓楼,某居民楼,某在建消防指挥部大楼,乍浦火灾扑火现场,浙江一工艺品厂,浙江上虞一化工仓库,1基本概念,火灾防火、耐火与抗火耐火极限与耐火等级,1基本概念,火灾：火失去控制而蔓延的一种灾害性燃烧现象。火灾荷载：建筑物中可燃材料的数量，并用火灾荷载密度表示（MJ/m2）。,1基本概念,防火、耐火与抗火：结构抗火设计即对结构采取一定的“防火”保护措施，使其满足“结构耐火”的时间要求（在一定荷载和约束条件下）。防火设计：采取一定的保护措施使建筑或结构不会受到火灾的侵袭。耐火时间：结构在火灾中不发生破坏而能够持续的时间。抗火设计：在一定的荷载和约束条件下，使结构自身具有抵抗火灾影响的能力。,1基本概念,耐火等级与耐火极限耐火等级：对建筑物耐火能力要求的分级。（分为一四级）耐火极限：构件在标准升温火灾条件下，结构构件失去稳定性、完整性或绝热性所用的时间，以小时计。影响因素：耐火等级、重要性、部位。（一级四级；墙柱梁楼板；下中上）,5.1火灾事故,自学P162总结火灾发生的原因，以及从这些火灾中认识到考虑建筑防火，在设计方面应注意哪些？,5.1火灾事故,防火分区防火门设置楼梯间走廊灯设置（逃生通道）消防电梯设置喷淋灭火装置火灾报警装置起火后的人员撤离工业建筑可燃物较多，易燃易爆品堆放,5.1建筑火灾,一、火灾发生的条件（同时出现）（1）存在能燃烧的物质。（2）能持续地提供助燃的空气、氧气或其他氧化剂。（3）具有能使可燃物燃烧的火源。火源：加热及烹饪设备、吸烟、电气、明火与火花、自燃、纵火等。,二、综合防火设计,1.防火规范：,二、综合防火设计,2.综合防火设计：从火灾发生的全过程考虑发现火灾、阻止初期火灾扩大、初期灭火、防止火势扩大、防烟、安全疏散、防止倒塌、正规灭火和救援等过程。,二、综合防火设计,3.性能化防火计算机模拟、材料可燃性等试验、新防火措施、对整个火灾统计分析目标确定，方法灵活（建筑、消防措施、结构和管理），评估模型验证性能化：给出到达的目标，提出一些问题给出技术指南供参考。,5.2建筑防火设计概念,人类历史上的城市大火灾罗马大火公元64年7月18日罗马发生大火。火势持续了5天。罗马城的4.7万栋房屋有四分之三被大火烧毁，其中包括罗马皇帝尼禄的行宫、灶神庙、朱庇特神庙、凯旋门等重要建筑。江户大火1657年3月2日，日本的江户，即今天的东京发生大火，火势持续了两天。伦敦大火1666年9月2日，伦敦发生了该市历史上最严重的火灾，火势持续了4天。这场大火烧毁了伦敦城六分之一的建筑物，约1.3万间民房、87座教堂被毁。,设计的目的：人的安全财产的安全周围建筑的安全防止发生城镇大火,5.2建筑防火设计概念,5.2建筑防火设计概念,综合防火设计的思路针对各个发展阶段制定相关策略起火、初期火灾、轰燃、火灾旺盛期、渐熄。,火灾发展的主要阶段,5.2建筑防火设计概念,起火基本要求：不得因使用明火和散热器而发生起火。散热材料使用不燃体限制内部装修,初期火灾：燃烧面积小、温度不高、烟少且流动缓慢扑灭火灾的最有效时机。如室内通风条件差，火灾将因缺氧自动熄灭；策略：及早发现及时扑救，将火势控制和消灭在起火点上。措施：自动报警、自动喷淋，人工灭火。,5.2建筑防火设计概念,如通风条件较好，室内其他可燃物几乎同时开始燃烧，即产生轰然现象（t1时刻），火灾随即进入全盛阶段。,5.2建筑防火设计概念,旺燃阶段：初期灭火失败，火势难以控制，处于全面而猛烈的燃烧阶段，室内温度达到最高（可达1100oC）。持续时间及最高温度与可燃物质量、门窗洞口大小及部位、室内墙体热工性质等有关。策略：限制蔓延措施：防火分隔（平面防火分区、竖向楼层间分区、建筑物之间的防火距离）,当室内温度下降至最高温度的80%以下时即认为火势进入衰退阶段。衰退阶段：温度逐渐降低，可燃物仅剩暗红色余烬及局部微小火苗，温度在较长时间内保持200300oC。注意：火灾扑救基于建筑不倒塌建筑耐火,5.2建筑防火设计概念,5.3防火设计基本知识,5.3防火设计基本知识,建筑分类高层建筑按使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度进行分类；工业建筑按火灾危险性分类。高层建筑：10层级10层以上的住宅及高度超过24m的其他工业与民用建筑为高层建筑（单层不属于）。,5.3防火设计基本知识,高层建筑分类,厂房生产的火灾危险性分类,储存物品的火灾危险性分类,5.3.2建筑耐火等级,建筑组成：墙、梁、柱、楼板、屋架、门窗、吊顶、楼梯、基础等。,5.3.2建筑耐火等级,燃烧性能和耐火极限是判断建筑构件承受火灾能力的两个基本要素。根据制造材料燃烧性能的不同，建筑构件的燃烧性能分为不燃烧体、难燃烧体、燃烧体三类。1不燃烧体。这类构件在空气中遇明火或在高温作用下不起火、不微燃小炭化，如砖墙、钢屋架、钢筋混凝土等。2难燃烧体。这类构件在空气中遇明火或在高温作用下难起火、难微燃、难炭化，且当火源移开后燃烧和微燃立即停止，如阻燃胶合板、木质防火门、水泥刨花板、术龙骨板条抹灰隔墙等。3燃烧体。这类构件在空气中遇明火或在高温作用下立即起火或发生微燃，且当火源移开后，仍继续燃烧或微燃，如木柱、木屋架、木梁、木楼板等构件。,5.3.2建筑耐火等级,耐火极限建筑构件的耐火极限是指构件承受火烧或高温的能力，即对建筑构件按时间一温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到构件失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，一般以小时计。,5.3.2建筑耐火等级,耐火极限的目的：用途、重要性,5.3.3建筑火灾蔓延方式,火焰延烧：火焰传热速度。热传导：直接接触的物体与物体间热对流：空气交换热辐射：向外放热（防火间距）,5.4初期灭火,初期灭火：针对起火点和火灾初期阶段的设计。自动报警和自动喷水灭火。了解自动报警系统和自动喷水系统、室内消防栓灭火系统等的特点自动报警系统（消防控制室、火灾探测器、火灾报警控制器）,5.5防火分隔,火势蔓延：水平和竖向。阻隔设置防火分区防火分区：用一定具有耐火能力的墙、楼板等分隔构件，作为一个区域的边界构件，把火控制在一定空间内。,5.5防火分隔,水平防火分区,5.5防火分隔,水平防火分区,5.5防火分隔,水平防火分区,5.5防火分隔,平面布置设备用房或特殊用房：严格控制商业网点：商业服务网点采用耐火隔墙和不燃烧楼板与住宅分开，出口与住宅隔开。人员密集场所：应设在首层或二三层；同时面积安全出口报警等符合要求。婴儿和老人生活场所：首层,5.5防火分隔,防火分隔措施防火墙防火隔断防火门窗防火卷帘,5.5防火分隔,防火分隔措施防火墙：具有四小时以上耐火材料砌筑在独立基础上或框架梁上，形成防火分区。,5.5防火分隔,防火分隔措施防火墙防火隔断：耐火极限不低于2h、用于疏散楼梯间、疏散走道两侧隔墙、面积超过100平米的房屋隔墙。要求砌至梁板的底部、不留缝隙。,5.5防火分隔,防火分隔措施穿墙管线与风道：燃油输送管严禁穿过防火墙其他物质应用不燃烧材料在周围紧密堵塞。,5.5防火分隔,防火分隔措施风道穿过防火墙：设置防火阀门,5.5防火分隔,2剖面防火设计竖向防火分区：楼板防火防止火灾从外窗蔓延：窗高差不小于1.5-1.7m。减小窗口面积，增加边梁高度，挑檐等竖井防火分隔：竖井一般要求1h，楼梯间和电梯井2h的井壁，与其他空间分隔,5.5防火分隔,2剖面防火设计自动扶梯防火：喷水头、防火卷帘，不燃烧材料,5.5防火分隔,2剖面防火设计中庭防火：水平防火区被破坏，面积应按上下层叠加。自行关闭的防火门窗，耐火极限大于3h的防火卷帘；灭火报警设备，屋顶耐火极限不小于1h；疏散等。,5.5防火分隔,5.5防火分隔,2剖面防火设计穿楼板管线：采用不燃烧材料填实。,5.5防火分隔,3防火间距火灾不至于蔓延到相邻建筑物的最小间隔。热辐射灭火工作空间的要求节约用地,5.5防火分隔,3防火间距局部不满足时，不满足处做防火处理，但不宜小于4m。汽车库防火间隔：表5-9汽车库和修车库不宜合建,5.5防火分隔,4消防车道消防车通行：街区内的道路应考虑消防车的通行，其道路中心线间的距离不宜大于160.0m。当建筑物沿街道部分的长度大于150.0m或总长度大于220.0m时，应设置穿过建筑物的消防车道。有封闭内院或天井的建筑物，当其短边长度大于24.0m时，宜设置进入内院或天井的消防车道。有封闭内院或天井的建筑物沿街时，应设置连通街道和内院的人行通道（可利用楼梯间），其间距不宜大于80.0m。,5.5防火分隔,4消防车道消防车通行：在穿过建筑物或进入建筑物内院的消防车道两侧，不应设置影响消防车通行或人员安全疏散的设施。消防车道的净宽度和净空高度均不应小于4.0m。供消防车停留的空地，其坡度不宜大于3%。环形消防车道至少应有两处与其它车道连通。尽头式消防车道应设置回车道或回车场，回车场的面积不应小于12.0m12.0m；高层15.0m15.0m；供大型消防车使用时，不宜小于18.0m18.0m。,5.5防火分隔,城市消防安全做好消防规划，防止或减少火灾向相邻街区蔓延。消防规划用地分区：易燃易爆建筑选址绿化隔离带设置广场、干道不应小于防火安全距离水源,5.6安全疏散,1.安全分区和安全疏散安全疏散：根据建筑物使用性质、火灾危险性、人口、面积大小等布置疏散设施。疏散的安全分区：保障人员疏散时安全可靠，减缓烟气逼近楼梯间的时间。,防烟分区每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2，防烟分区不应跨越防火分区。固定式挡烟板：平顶下突出梁活动式挡烟板：防烟卷帘,5.6安全疏散,疏散路线疏散楼梯房间内人员的疏散,5.6安全疏散,5.6安全疏散,5.6安全疏散,安全出口、房间疏散门的净宽度不应小于0.9m，疏散走道和疏散楼梯的净宽度不应小于1.1m；不超过6层的单元式住宅，当疏散楼梯的一边设置栏杆时，最小净宽度不宜小于1.0m。剧院、电影院、礼堂、体育馆等人员密集场所的疏散走道、疏散楼梯、疏散门、安全出口的各自净宽度应按每100人不小于0.6m的净宽度计算，且不应小于1.0m；边走道的净宽度不宜小于0.8m。,5.6安全疏散,地下建筑安全出口有两个以上，直通室外。当建筑面积小于等于100m2时，可设置1个安全出口。疏散距离,5.6安全疏散,走道疏散从房间门到达室外安全场所及多高层建筑从房门道达封闭楼梯间的过渡空间。疏散距离疏散走廊宽度安全出口楼梯间：普通楼梯间、封闭楼梯间、防烟楼梯间、剪刀楼梯,5.6安全疏散,5.消防救助避难层高度超过100m的公共建筑设置避难层15层设置一个避难层楼梯间错层面积为每平米5人屋面层大平台消防电梯,5.消防救助消防电梯,5.7建筑耐火设计,相关规范建筑钢结构防火设计规范建筑结构防火设计规范,5.7建筑耐火设计,1.混凝土构件耐火强度弹性模量混凝土爆裂保护层厚度影响预应力钢筋混凝土楼板（保护层、防火涂料）,混凝土受火变化,（1）混凝土的抗压强度在400以内变化不大；超过400以后，降低幅度明显增大，超过900以后，强度不到常温下的十分之一。（2）轻骨料混凝土与石子骨料的影响不同；（3）水灰比的影响应予考虑；（4）抗压强度随高温下暴露时间的长短而变化。,高温下常用结构钢的性能,（1）试验方法和设备（2）高温下的强度（3）高温下的弹性模量（4）泊松比（5）蠕变（6）本构关系,现浇混凝土砌块包砌防火砂浆防火涂料耐火钢,高温下常用结构钢的保护,主要特点：,（1）钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高而降低，屈服台阶越来越小。300以后则无明显的屈服极限。（2）在180370之间，钢材出现蓝脆现象（表面氧化膜呈现蓝色，且极限强度有所提高，但材料变脆）。（3）当温度超过400时，钢材弹性模量和强度开始