第4章建筑耐火等级PPT课件VIP

第4章建筑耐火等级与耐火设计,第1节建筑耐火等级,2020/5/21,精选,2,1、建筑构件的燃烧性能与耐火极限,建筑物基本构件：墙、柱、梁、楼板、屋架、吊顶、屋面、门窗、楼梯等。,2020/5/21,精选,3,1.1建筑物构件的燃烧性,决定建筑物耐火等级的因素建筑构件的燃烧性能建筑构件的耐火极限建筑构件燃烧性能分类（按明火作用下的变化）不燃烧体：用不燃烧材料做成的建筑构件。难燃烧体：用难燃烧材料做成的建筑构件或用燃烧材料做成而用不燃烧材料做保护层的建筑构件。燃烧体：用燃烧材料做成的建筑构件,2020/5/21,精选,4,1.2建筑材料燃烧性能及其测试方法,建筑材料的分级标准建筑材料燃烧性能分级方法GB8624-88建筑材料燃烧性能分级表（P153-156）,2020/5/21,精选,5,1.3建筑构件的耐火极限,耐火极限的概念建筑构件按时间温度标准曲线（国际标准ISO830的标准火灾升温曲线）进行耐火试验，从受到火的作用时起，到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，用小时表示。确定建筑构件耐火极限的条件（3个之一）失去支持能力（挠度超过设计规定值、失稳、垮塌、解体）完整性被破坏（发生穿透裂缝或孔洞）失去隔火作用（背火面温度足以点燃燃点较低的可燃物，平均温升140，或任一点温升180，或任一点温度达到220）,2020/5/21,精选,6,1.3建筑构件的耐火极限,影响建筑构件的耐火极限的因素：材料性能；构件尺寸；保护层厚度；构件在结构中的连接方式等。,2020/5/21,精选,7,2020/5/21,精选,8,60,80,170,2020/5/21,精选,9,不同楼板耐火极限,从表4-1中可以看出：楼板耐火极限随着保护层厚度的增加而增加；随着荷载的增加而减小；支撑条件不同时，耐火极限也不相同。其基本规律：四面简支现浇扳非预应力板预应力扳。原因：四面简支现浇板在火灾温度作用下，挠度的增加比后二者都慢非预应力板次之。,2020/5/21,精选,10,2、建筑耐火等级,耐火等级的概念是衡量建筑物抵抗火灾能力的标准；由建筑构件的燃烧性能和耐火极限中最低者决定。划分建筑物耐火等级的意义不同重要性的建筑选择相应的耐火等级，有利于建筑的消防安全；有利于节约投资。,2020/5/21,精选,11,2、建筑耐火等级,耐火等级的划分以建筑的楼板为基准；凡比楼板重要的构件其耐火极限相应提高。建筑物耐火等级的划分建筑设计防火规范将建筑物划分四级，其中一级耐火能力最强，四级最差；高层民用建筑设计防火规范将建筑物划分两级，其中一级耐火能力最强，二级次之。,2020/5/21,精选,12,楼板耐火极限,计资料分析表明：火灾持续时间在2h以内的占火灾总数的占90以上；火灾持续时间在1.5h以内的占总数的88；火灾持续时间在lh以内的占80。因此:将一级建筑的楼板的耐火极限定为1.5h，二级的定为1h,三级的定为0.5h。这样，80以上的一、二级建筑物不会被烧垮。此外:我国耐火等级高的建筑物占多数，通常采用的钢筋混凝土楼板的保护层厚为15cm其耐火极限为1h，故从这一实际情况来看，规定二级建筑楼板的耐火极限为1h是比较合理的。,2020/5/21,精选,13,其他构件耐火极限,建筑结构传力路线：,楼板,梁,柱（墙）,基础,凡比楼板重要的构件，其耐火极限要有相应的提高。,建筑设计防火规范规定的建筑物的耐火等级,高层民用建筑设计防火规范规定的耐火等级,2020/5/21,精选,16,一级全是非燃烧体,二级除吊顶为难燃烧体，其余全是非燃烧体,2020/5/21,精选,17,例4-1确定建筑物的耐火等级,2020/5/21,精选,18,2020/5/21,精选,19,3、建筑耐火等级的选定,选定建筑物的耐火等级应考虑的主要因素建筑的重要性：重要的、人员集中、物资集中的建筑耐火等级高，一般的建筑耐火等级可以适当低一些。建筑物的高度：建筑越高，耐火等级要求越高，一类高层建筑不低于一级，二类高层不低于二级。使用性质和火灾危险性：火灾危险性越大的耐火等级应越高。,第4章建筑耐火等级与耐火设计,第2节混凝土构件的耐火性能,2020/5/21,精选,21,1、混凝土在高温下的抗压强度,2020/5/21,精选,22,1、混凝土在高温下的抗压强度,低于300时，温升对强度影响不大，甚至还略有增大；高于300后，强度随温升而基本上呈线性下降趋势，至600时，强度仅为常温时的45。温度升到1000时，强度变为零。,2020/5/21,精选,23,2、混凝土高温下的抗拉强度,2020/5/21,精选,24,2、混凝土高温下的抗拉强度,抗拉强度影响到混凝土的开裂，外部的开裂会将内部的钢筋直接暴露在火中，导致构件迅速失稳。混凝土抗拉强度自50起随温度的上升呈直线下降趋势；当温度达到600时，抗拉强度值为零。与抗压强度相比，抗拉强度对温度更敏感。,2020/5/21,精选,25,3、弹性模量的变化,弹性模量是结构计算的一个重要物理参数，此性能的好坏对结构的稳定性具有极大的影响。温度低于50时，其弹性模量变化很小；200时的弹性模量只有常温下的一半；400时弹性模量下降为常温下的15%;600是弹性模量只有常温下的5。,2020/5/21,精选,26,3、弹性模量的变化,2020/5/21,精选,27,4、高温时钢筋混凝土的破坏,钢筋混凝土的粘结力，主要是由混凝土硬结时将钢筋紧紧握裹而产生的摩擦力钢筋表面凹凸不平而产生的机械咬合力钢筋与混凝土接触表面的相互胶结力所组成。粘结力与钢筋表面的粗糙度有关；,2020/5/21,精选,28,4、高温时钢筋混凝土的破坏,粘结力与钢筋表面的粗糙度有关；光面钢筋在100时粘结力降低约25；200时降低约45；250时降低约60；而在450时，粘结力几乎为零。非光面钢筋在450时才降低25。原因:光面钢筋与混凝土之间的粘结力主要要取决于摩擦力和胶结力；在高温作用下，混凝土中水分排出，出现干缩的微裂缝，混凝土抗拉强度急剧降低，二者的摩擦力与胶结力迅速降低。而非光面钢筋与混凝土的粘结力，主要取决于钢筋表回螺纹与混凝土之间的咬合力在250以下时。由于混凝土抗压强度的增加，二者之间的咬合力降低较小；随着温度继续升高，混凝土被拉出裂缝，粘结力逐渐降低。,2020/5/21,精选,29,钢筋随着温度的升高蠕变加大，350时更加明显。蠕变使钢筋截面变小，构件中部挠度加大，受火面混凝土裂缝加宽，使受力主筋直接受火作用，承载力迅速降低。同时，混凝土在300400时强度下降，最终导致钢筋混凝土完全失去承载能力而破坏。,4、高温时钢筋混凝土的破坏,2020/5/21,精选,30,5、钢筋混凝土在火灾作用下的爆裂,爆裂是钢筋混凝土构件在火灾中的常见现象；后果：1、导致构件构件丧失原有的力学强度；2、使钢筋暴露于火中，使构件出现穿透裂缝，失去隔火作用，并最终使结构丧失稳定或失去承载力而倒塌破坏。爆裂的原因：外部荷载应力；混凝土内部的水分蒸发产生的热应力。,2020/5/21,精选,31,6、保护层厚度对钢筋混凝土构件耐火性能的影响,2020/5/21,精选,32,火灾中，钢筋混凝土内部的温度由表及里呈递减状态；加大钢筋混凝土构件受拉区保护层厚度，是降低钢筋温度、提高构件耐火性能的重要措施之一。预应力钢筋混凝土构件受火作用时，导致钢筋的徐变，温度300左右时，预应力几乎全部丧失，导致构件突然失去承载力而破坏。预应力钢筋混泥土构件比非预应力耐火时间短。,2020/5/21,精选,33,2020/5/21,精选,34,第3节钢结构的耐火设计,钢材在高温下的力学性能强度：随温度的升高而逐渐下降。温度小于175时，强度略有升高；温度达到500时，强度只有常温时的30；当温度达到750时，可认为钢材强度已完全丧失。弹性模量：随温度的升高而持续下降。热膨胀系数：与温度成正比。,2020/5/21,精选,35,钢材在高温下的力学性能,2020/5/21,精选,36,钢材在高温下的力学性能,2020/5/21,精选,37,钢材在高温下的力学性能,2020/5/21,精选,38,钢结构屋盖火灾倒塌案例,2020/5/21,精选,39,第3节钢结构的耐火设计,钢结构的耐火保护方法截流法：减少传到构件上的热量喷涂防火涂料包封耐火材料屏蔽法保护：用不燃材料墙体或吊顶保护水喷淋保护疏导法：充水保护,2020/5/21,精选,40,钢结构的耐火保护方法,现浇法喷涂法粘贴法吊顶法,2020/5/21,精选,41,2020/5/21,精选,42,2020/5/21,精选,43,第4节预应力构件的耐火设计,预应力构件的火灾危险性预应力构件在火灾温度作用下，钢筋很快松驰，预应力消失。当钢筋温度超过300后，预应力很快全部消失，构件中部挠度增加迅速，裂缝加大，钢筋受热加剧，导致预应力构件失去支持能力而垮塌。大量实验和火灾的实践证明，预应力构件受力钢筋保护层厚度为10mm时，耐火极限低于0.5h，不能满足二级耐火等级不小于1h的要求。,2020/5/21,精选,44,第4节预应力构件的耐火设计,预应力构件的防火保护方法增加