消防工程学第07章

1、消防工程学第消防工程学第07章章 第第7 7章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验 n7.1 7.1 建筑构件的耐火性能建筑构件的耐火性能 n7.2 7.2 建筑构件的耐火试验条件建筑构件的耐火试验条件 n7.3 7.3 建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置 n7.4 7.4 建筑构件的耐火试验过程建筑构件的耐火试验过程 n7.5 7.5 影响建筑构件的耐火极限的因素及影响建筑构件的耐火极限的因素及 提高耐火极限的措施提高耐火极限的措施 消防工程学第消防工程学第07章章 消防工程学第消防工程学第07章章 7.1 7.1 建筑构件的耐火性能建筑构件的耐火性能 n组成构件材料的燃烧性能

2、组成构件材料的燃烧性能 n构件的耐火极限构件的耐火极限 建筑构件的耐火性能包括以下两个方面：建筑构件的耐火性能包括以下两个方面： 消防工程学第消防工程学第07章章 构件的燃烧性能构件的燃烧性能 n不燃性材料：不燃性材料：是指在空气中受到火烧或高温作用是指在空气中受到火烧或高温作用 时不起火、不微燃、不炭化的材料。如钢材、混时不起火、不微燃、不炭化的材料。如钢材、混 凝土、砖、砂浆、石材、陶瓷锦砖、石膏板、石凝土、砖、砂浆、石材、陶瓷锦砖、石膏板、石 棉瓦等。棉瓦等。 n难燃性材料：是指在空气中受到火烧或高温作用难燃性材料：是指在空气中受到火烧或高温作用 时难起火，当火源移走后，燃烧立即停止的材

3、料。时难起火，当火源移走后，燃烧立即停止的材料。 如经过阻燃处理后的木材、塑料、板条抹灰隔墙如经过阻燃处理后的木材、塑料、板条抹灰隔墙 等。等。 消防工程学第消防工程学第07章章 构件的燃烧性能构件的燃烧性能 n可燃性材料：可燃性材料：是指在明火和高温作用下起火，在是指在明火和高温作用下起火，在 火源移走后继续燃烧的材料。如天然木材、竹子、火源移走后继续燃烧的材料。如天然木材、竹子、 塑料制品等。塑料制品等。 n易燃性材料：凡达不到可燃性等级的材料均为易易燃性材料：凡达不到可燃性等级的材料均为易 燃材料。如油毡、装饰用的锦缎等。燃材料。如油毡、装饰用的锦缎等。 消防工程学第消防工程学第07章章

4、 构件的耐火极限构件的耐火极限 n建筑构件的耐火极限是指构件在标准耐火试验中，建筑构件的耐火极限是指构件在标准耐火试验中， 从受到火的作用时起到失去稳定性或完整性或绝从受到火的作用时起到失去稳定性或完整性或绝 热性（隔火作用）止，这段抵抗火作用的时间称热性（隔火作用）止，这段抵抗火作用的时间称 为构件的耐火极限，一般以为构件的耐火极限，一般以h h计。计。 消防工程学第消防工程学第07章章 构件失去承载能力或抗变形能力构件失去承载能力或抗变形能力 n墙墙试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。 n梁或板梁或板试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试验中

5、发生塌垮，则表示试件失去承载能力。 试件最大挠度超过试件最大挠度超过L L/20/20，则表示试件失去抗变形能力。，则表示试件失去抗变形能力。 n柱柱试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试 件轴向压缩变形速度超过件轴向压缩变形速度超过3 3H H（mm/minmm/min），则表示试件失），则表示试件失 去抗变形能力。其中去抗变形能力。其中H H为试件在载炉内的受火高度，单为试件在载炉内的受火高度，单 位以米计。如某钢筋混凝土柱，炉内的受火高度为位以米计。如某钢筋混凝土柱，炉内的受火高度为3m3m， 如其变形速度超过如其变形速度超过9mm/min9

6、mm/min，则该柱失去抗变形能力。，则该柱失去抗变形能力。 消防工程学第消防工程学第07章章 构件失去完整性构件失去完整性 n失去完整性是指分隔构件（如楼板、屋面板、门、失去完整性是指分隔构件（如楼板、屋面板、门、 窗、墙体、吊顶等）当其一面受火作用时，在试窗、墙体、吊顶等）当其一面受火作用时，在试 验过程中，构件出现穿透性裂缝，火穿过空隙，验过程中，构件出现穿透性裂缝，火穿过空隙， 火焰穿过构件，使其背面可燃物起火。这时，构火焰穿过构件，使其背面可燃物起火。这时，构 件将失去阻止火焰和高温烟气穿透或阻止背面出件将失去阻止火焰和高温烟气穿透或阻止背面出 现火焰的性能。此时可认为构件失去完整性

7、。现火焰的性能。此时可认为构件失去完整性。 消防工程学第消防工程学第07章章 构件失去绝热性构件失去绝热性 n失去绝热性是指分隔构件失去隔绝过量热传导性失去绝热性是指分隔构件失去隔绝过量热传导性 能。在试验中，试件背火面测点的平均温度超过能。在试验中，试件背火面测点的平均温度超过 初始温度初始温度140140，或背火面任一测点温度超过初，或背火面任一测点温度超过初 始温度始温度180180时，均认为构件失去绝热性。时，均认为构件失去绝热性。 消防工程学第消防工程学第07章章 耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 n国家标准国家标准建筑构件耐火试验方法建筑构件耐火试验方法（GB9978GB997

8、8 8888）规定，耐火极限的判定，分为分隔构件、承）规定，耐火极限的判定，分为分隔构件、承 重构件以及具有承重、分隔双重作用的承重分隔重构件以及具有承重、分隔双重作用的承重分隔 构件。构件。 消防工程学第消防工程学第07章章 分隔构件分隔构件耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 n分隔构件，如隔墙、吊顶、门、窗等，当构件失分隔构件，如隔墙、吊顶、门、窗等，当构件失 去完整性或绝热性时，构件达到耐火极限。也就去完整性或绝热性时，构件达到耐火极限。也就 是说，此类构件的耐火性由完整性、绝热性两个是说，此类构件的耐火性由完整性、绝热性两个 条件共同控制。条件共同控制。 消防工程学第消防工程学第07

9、章章 承重构件承重构件耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 n承重构件，如梁、柱、屋架等，此类构件本身没承重构件，如梁、柱、屋架等，此类构件本身没 有隔断火焰的作用，所以用失去稳定性单一条件有隔断火焰的作用，所以用失去稳定性单一条件 来判断承重构件是否达到耐火极限。来判断承重构件是否达到耐火极限。 消防工程学第消防工程学第07章章 承重分隔构件承重分隔构件耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 n承重分隔构件，如承重墙、楼板、屋面板等，此承重分隔构件，如承重墙、楼板、屋面板等，此 类构件具有承重、分隔双重功能，所以构件在试类构件具有承重、分隔双重功能，所以构件在试 验中失去稳定性或完整性或隔热性

10、任何一条时，验中失去稳定性或完整性或隔热性任何一条时， 构件即达到耐火极限。它们的耐火极限由三个条构件即达到耐火极限。它们的耐火极限由三个条 件共同控制。件共同控制。 消防工程学第消防工程学第07章章 耐火极限的意义耐火极限的意义 n对建筑构件进行耐火试验，研究构件的耐火极限，对建筑构件进行耐火试验，研究构件的耐火极限， 可以为正确制定和贯彻建筑防火法规提供依据，可以为正确制定和贯彻建筑防火法规提供依据， 为提高建筑结构耐火性能和建筑物的耐火等级，为提高建筑结构耐火性能和建筑物的耐火等级， 降低防火投资，减小火灾损失提供技术措施，也降低防火投资，减小火灾损失提供技术措施，也 和火灾烧损后建筑结

11、构加固补强工作直接相关。和火灾烧损后建筑结构加固补强工作直接相关。 n我国防火设计中，构件的耐火极限是衡量建筑物我国防火设计中，构件的耐火极限是衡量建筑物 耐火等级的主要指标，而承重构件的耐火极限是耐火等级的主要指标，而承重构件的耐火极限是 结构能否于火灾中保持稳定而不倒塌的唯一保证。结构能否于火灾中保持稳定而不倒塌的唯一保证。 消防工程学第消防工程学第07章章 7.2 7.2 建筑构件的耐火试验条件建筑构件的耐火试验条件 n建筑构件耐火试验的目的是测试构件的耐火极限，建筑构件耐火试验的目的是测试构件的耐火极限， 而试验本身有很严格的条件限制。只有按这些条而试验本身有很严格的条件限制。只有按这

12、些条 件进行试验所测得的耐火极限才是可靠的。件进行试验所测得的耐火极限才是可靠的。 n建筑构件耐火试验方法建筑构件耐火试验方法规定了标准耐火试验规定了标准耐火试验 必须遵循的升温条件、压力条件、约束条件、受必须遵循的升温条件、压力条件、约束条件、受 火条件和试件要求等。火条件和试件要求等。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验升温条件升温条件 0 200 400 600 800 1000 1200 060120180240300360 t(min) T-T0() ) 18lg(345 0 tTT 炉内气体的温度：炉内气体的温度： 消防工程学第消防工程学第07章

13、章 0 3 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 140 1260 1300 1350 1300 1200 1080 1029 11401068 10781080 1014 928 867 486 556 658 761 822 925 986 1400 1200 1000 800 600 400 200 Temperature C C Time min. 4 2 1 3 1 = ISO834曲线曲线 2 = 碳氢化合物曲线碳氢化合物曲线 3 = 德国德国RABT曲线曲线 4 = 荷兰荷兰RWS曲线曲线 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐

14、火试验建筑构件的耐火试验升温条件升温条件 100 B BA d A A实际平均炉温曲线下的面积，实际平均炉温曲线下的面积，B B标准升温曲线下的面积。标准升温曲线下的面积。 当当t t10min10min时，要求时，要求d d15%15%；当；当1010t t30min30min时，要求时，要求 d d10% 10% ；当；当t t30min30min时，要求时，要求d d5% 5% 。面积。面积A A、B B的计算的计算 方法为，试验开始方法为，试验开始10min10min内，时间间隔小于内，时间间隔小于1min1min；在；在1010 30min30min内，时间间隔小于内，时间间隔小于2

15、min2min；在；在30min30min以后，时间间隔小以后，时间间隔小 于于5 min5 min。在此时间间隔下，把各间隔内温度曲线下的面。在此时间间隔下，把各间隔内温度曲线下的面 积相加即得积相加即得A A、B B 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验压力条件压力条件 n水平构件水平构件在试件底面以下在试件底面以下100mm100mm处的水平面处的水平面 上应保持上应保持10105Pa5Pa的正压力。的正压力。 n垂直构件垂直构件在试件在试件2/32/3高度以上范围内应保持高度以上范围内应保持 正压，在炉内正压，在炉内3m3m高度、距试件表面高度、距试件

16、表面100mm100mm处应保处应保 持持20205Pa5Pa的压力。的压力。 试验开始试验开始10min10min后，炉内应达到下述正压条件：后，炉内应达到下述正压条件： 规定正压的目的是为了在炉内与试件背火面形成压规定正压的目的是为了在炉内与试件背火面形成压 差，便于测试试件的完整性是否破坏。差，便于测试试件的完整性是否破坏。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验加载条件加载条件 n工作荷载设计荷载试验荷载，并且差别很大。工作荷载设计荷载试验荷载，并且差别很大。 所以实际加载量值应在试验报告中注明。由于工所以实际加载量值应在试验报告中注明。由于工 作载荷尚

17、无明确的取值原则，使某些耐火极限的作载荷尚无明确的取值原则，使某些耐火极限的 数值不够可靠，有关研究人员建议，工作载荷不数值不够可靠，有关研究人员建议，工作载荷不 应小于构件设计载荷的应小于构件设计载荷的70%70%。 n承重构件的试验荷载，应在试验前一次加足，并承重构件的试验荷载，应在试验前一次加足，并 在试验过程中保持其大小和方向不变。在试验过程中保持其大小和方向不变。 荷载的量值荷载的量值： 消防工程学第消防工程学第07章章 二、加载形式二、加载形式 对于不同构件，应按下述形式加载。对于不同构件，应按下述形式加载。 墙墙垂直加载。荷载沿试件的整个宽度通过加垂直加载。荷载沿试件的整个宽度通

18、过加 载设备均匀加载。载设备均匀加载。 楼板和屋面板楼板和屋面板均布加载。均布加载。 梁梁垂直加载。从梁端起，在总长度垂直加载。从梁端起，在总长度1/81/8、3/83/8 、5/85/8、7/87/8处四点加载。处四点加载。 柱柱垂直加载。中心受压柱应从柱轴线方向施垂直加载。中心受压柱应从柱轴线方向施 压，偏心受压柱，应偏心加载或中心加载和偏心压，偏心受压柱，应偏心加载或中心加载和偏心 加载相结合。加载相结合。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验构件约束构件约束 及边界条件及边界条件 n对非承重构件，当构件实际使用中不受边缘约束对非承重构件，当构件实际使用

19、中不受边缘约束 时，则在试验中试件边缘用无约束作用的材料密时，则在试验中试件边缘用无约束作用的材料密 封；当构件实际作用中受边缘约束时，则在试验封；当构件实际作用中受边缘约束时，则在试验 中试件边缘应能反映实际使用情况。中试件边缘应能反映实际使用情况。 n对于承重构件，应能反映实际情况。如梁两端可对于承重构件，应能反映实际情况。如梁两端可 做成铰支、固结或弹性连接。做成铰支、固结或弹性连接。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验受火条件受火条件 n墙壁、隔板和门窗墙壁、隔板和门窗一面受火；一面受火； n楼板、屋面层和吊顶楼板、屋面层和吊顶下面受火；下面受火；

20、n横梁横梁两侧和底面共三面受火；两侧和底面共三面受火； n柱子柱子所有垂直面受火。所有垂直面受火。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验试件要求试件要求 n结构：试件所用材料及制作与安装方法，应足以结构：试件所用材料及制作与安装方法，应足以 反映构件在实际中的使用情况。为了便于试验而反映构件在实际中的使用情况。为了便于试验而 作的任何修改，应对试件无重大影响。构件在使作的任何修改，应对试件无重大影响。构件在使 用时如存在接缝，试件中应包括接缝。用时如存在接缝，试件中应包括接缝。 n尺寸：试件应与实际尺寸相同。如果构件尺寸大尺寸：试件应与实际尺寸相同。如果构件尺

21、寸大 于试验炉所容纳的尺寸，则试件在炉内暴露部分于试验炉所容纳的尺寸，则试件在炉内暴露部分 的尺寸不得小于下述规定：的尺寸不得小于下述规定： 墙墙3m3m高高3m3m宽；楼板及屋面板宽；楼板及屋面板四面支承；四面支承； 4m4m长长3m3m宽；梁宽；梁4m4m跨度；柱跨度；柱3m3m高高。 消防工程学第消防工程学第07章章 n数量：试件数量数量：试件数量1 1个。如果构件约束、边界条件个。如果构件约束、边界条件 不同，则应按下述规定处理。不同，则应按下述规定处理。 墙墙两侧都要求耐火的不对称构件，应分别对两侧受火两侧都要求耐火的不对称构件，应分别对两侧受火 进行试验。如果事先可确定一侧为受火弱

22、面，也可只对弱进行试验。如果事先可确定一侧为受火弱面，也可只对弱 面进行一次试验。面进行一次试验。 楼板及屋面板楼板及屋面板在实际使用中如约束条件不同，应增加在实际使用中如约束条件不同，应增加 相应试验。相应试验。 梁和柱梁和柱在实际使用中若端部约束条件不同，应增加相在实际使用中若端部约束条件不同，应增加相 应试验。应试验。 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验试件要求试件要求 消防工程学第消防工程学第07章章 n养护与干燥：养护与干燥： 试验时，构件应达到材料设计强度。由于含水率会试验时，构件应达到材料设计强度。由于含水率会 影响构件内热传导，所以试验时构件湿度应与实际影响构件内热传导，所以

23、试验时构件湿度应与实际 使用中的构件状态相近。使用中的构件状态相近。 湿法生产的构件，应进行干燥。干燥温度应不影响湿法生产的构件，应进行干燥。干燥温度应不影响 构件性能。厚度小于构件性能。厚度小于20mm20mm的湿法生产构件，干燥时的湿法生产构件，干燥时 间不得少于四周。厚度每增加间不得少于四周。厚度每增加10mm10mm，干燥时间另增，干燥时间另增 加一周。加一周。 建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验试件要求试件要求 消防工程学第消防工程学第07章章 7.3 7.3 建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置 n包括耐火试验炉、燃烧系统、加载设备、测温仪包括耐火试验炉、燃烧系统、加载设

24、备、测温仪 器、测压仪器、变形测试仪器以及试验框架等。器、测压仪器、变形测试仪器以及试验框架等。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验工艺流程建筑构件的耐火试验工艺流程 消防工程学第消防工程学第07章章 立式炉立式炉 消防工程学第消防工程学第07章章 耐火试验炉耐火试验炉墙炉墙炉 消防工程学第消防工程学第07章章 耐火试验炉耐火试验炉 柱炉柱炉 消防工程学第消防工程学第07章章 耐火试验炉耐火试验炉 梁（板）炉梁（板）炉 炉口向上，利炉口向上，利 用炉墙作为构用炉墙作为构 件支座。试件件支座。试件 沿炉口纵向安沿炉口纵向安 装，可以试验装，可以试验 6000mm6000mm15

25、001500 mmmm的大型屋面的大型屋面 板和跨度为板和跨度为 6000mm6000mm的梁。的梁。 若将炉内用隔若将炉内用隔 墙加以分隔，墙加以分隔， 可以试验小于可以试验小于 6000mm6000mm长的梁长的梁 等。若将试件等。若将试件 横向安装，还横向安装，还 可以试验走道可以试验走道 板等小型构件板等小型构件 消防工程学第消防工程学第07章章 耐火构件试验馆 墙炉 柱炉 墙 炉 柱 炉 消防工程学第消防工程学第07章章 墙板炉 墙 板 炉 消防工程学第消防工程学第07章章 防火门试验 防火门试验 正在进行防火玻璃测试 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验装置建筑构件

26、的耐火试验装置 燃烧系统燃烧系统 n燃料的选择燃料的选择:天然气、煤气等气体燃料天然气、煤气等气体燃料 n喷嘴的设置：应该小而多，且喷口要互相错开喷嘴的设置：应该小而多，且喷口要互相错开 n炉温控制方法主要是通过增减燃烧喷嘴的数量、炉温控制方法主要是通过增减燃烧喷嘴的数量、 调节喷嘴的油压及风压，调整烟道闸板的位置调节喷嘴的油压及风压，调整烟道闸板的位置 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置 加载设备加载设备 n对试件加载，应包括能模拟均布加载、集中加载、中心对试件加载，应包括能模拟均布加载、集中加载、中心 加载或偏心加载；加载或偏心加载； n在试验过

27、程中，应用手动或自动调节，以保持试件的试在试验过程中，应用手动或自动调节，以保持试件的试 验荷载稳定不变。对试验结束后仍需加载的试件，应能验荷载稳定不变。对试验结束后仍需加载的试件，应能 保持规定的荷载；保持规定的荷载； n施加荷载的方向和作用点，不应受试件变形的影响；施加荷载的方向和作用点，不应受试件变形的影响； n对荷载的大小及其变化，应通过仪表显示或通过测量某对荷载的大小及其变化，应通过仪表显示或通过测量某 点上的液压来监控；点上的液压来监控； n设备本身的变形不得对试件变形的测量产生不利影响；设备本身的变形不得对试件变形的测量产生不利影响； n应不影响试件背火面的空气流通和冷却以及妨碍

28、其它项应不影响试件背火面的空气流通和冷却以及妨碍其它项 目的测量、观察与操作。目的测量、观察与操作。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置 测量仪器测量仪器 n温度测量仪器：热电偶温度测量仪器：热电偶 n压力、变形测量仪器：压力传感器等压力、变形测量仪器：压力传感器等 炉内温度测量炉内温度测量 试件被火面温度测量试件被火面温度测量 试件内部温度测量试件内部温度测量 气体压力测量气体压力测量 试件变形测量试件变形测量 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置 测量精度测量精度 n温度：炉内，温度：炉内，1515，其它

29、，其它，55； n压力：压力：5Pa5Pa； n变形：变形：2mm2mm； n荷载：荷载：5%5%； n时间：时间：10s10s。 仪器、设备应达到下述精度要求：仪器、设备应达到下述精度要求： 消防工程学第消防工程学第07章章 7.4 7.4 建筑构件的耐火试验过程建筑构件的耐火试验过程 n试件设计、安装及加荷试件设计、安装及加荷 n试验的开始和结束试验的开始和结束 n测量与观察测量与观察 n试验报告试验报告 消防工程学第消防工程学第07章章 试件设计、安装及加荷试件设计、安装及加荷 n试件设计、施工应按国家现行设计、施工及验收规试件设计、施工应按国家现行设计、施工及验收规 范进行，并应满足最

30、小尺寸条件。范进行，并应满足最小尺寸条件。 n试件安装应满足约束及边界条件和受火条件。试件安装应满足约束及边界条件和受火条件。 n承重构件应至少在试验开始前承重构件应至少在试验开始前15min15min，加荷到试验，加荷到试验 值，并保持恒定不变。如用自动调节方法保持荷载值，并保持恒定不变。如用自动调节方法保持荷载 恒定，该系统应进入工作状态。随试件变形，加载恒定，该系统应进入工作状态。随试件变形，加载 设备应有快速响应能力。如试件坍垮或试验结束，设备应有快速响应能力。如试件坍垮或试验结束， 应立即卸载。应立即卸载。 消防工程学第消防工程学第07章章 试验的开始和结束试验的开始和结束 n当试验

31、炉内接近试件中心的热电偶记录到当试验炉内接近试件中心的热电偶记录到5050时时 ，该时刻作为试验的开始时间；同时所有手动及自，该时刻作为试验的开始时间；同时所有手动及自 动测量观测系统都应开始工作。动测量观测系统都应开始工作。 n根据判定条件，试件达到耐火极限时，试验应终根据判定条件，试件达到耐火极限时，试验应终 止。止。 消防工程学第消防工程学第07章章 测量与观察测量与观察 一、测量的次数一、测量的次数 温度、压力的测量应连续进行或每隔温度、压力的测量应连续进行或每隔2min2min测量一次。测量一次。 二、热电偶布置二、热电偶布置 炉内热电偶布置应按下述规定：炉内热电偶布置应按下述规定：

32、 水平或垂直分隔构件：试件表面水平或垂直分隔构件：试件表面1.5m1.5m2 2范围内至少有范围内至少有1 1个热个热 电偶，热电偶总数不少于电偶，热电偶总数不少于5 5个；个； 横梁：每隔横梁：每隔1m1m长度上至少有长度上至少有2 2个热电偶，热电偶总数不得个热电偶，热电偶总数不得 少于少于6 6个；个； 柱：每隔柱：每隔1m1m高度上至少有高度上至少有1 1个热电偶，热电偶总数不少于个热电偶，热电偶总数不少于 6 6个，呈螺旋形布置。个，呈螺旋形布置。 试件背火面热电偶应按下述规定布置：试件背火面热电偶应按下述规定布置： 水平或垂直分隔构件，热电偶总数不少于水平或垂直分隔构件，热电偶总数

33、不少于5 5个。其中个。其中1 1个个 设在试件中心，其余分设在试件各四分之一部位中心。设在试件中心，其余分设在试件各四分之一部位中心。 消防工程学第消防工程学第07章章 三、试件变形测量三、试件变形测量 墙墙加载开始至试验结束，测量试件中心点水加载开始至试验结束，测量试件中心点水 平变形值；平变形值； 板板加载开始至试验结束，测量试件中心点垂加载开始至试验结束，测量试件中心点垂 直变形值；直变形值； 梁梁加载开始至试验结束，测量试件跨中垂直加载开始至试验结束，测量试件跨中垂直 变形值；变形值； 柱柱加载开始至试验结束，测量试件轴向变形加载开始至试验结束，测量试件轴向变形 值。值。 测量与观察

34、测量与观察 消防工程学第消防工程学第07章章 四、试件完整性的测量四、试件完整性的测量 试件完整性测量用棉垫试验。试件完整性测量用棉垫试验。 按规定方法，当棉垫被引燃时，表明试件的完按规定方法，当棉垫被引燃时，表明试件的完 整性被破坏。整性被破坏。 测量与观察测量与观察 消防工程学第消防工程学第07章章 测量与观察测量与观察 五、荷载测量及其它观测五、荷载测量及其它观测 试验时，测量并记录荷载的量值、性质、施加方试验时，测量并记录荷载的量值、性质、施加方 法和试件失去支持荷载的时间。法和试件失去支持荷载的时间。 观察试件在试验过程中的变化势态以及试件结构观察试件在试验过程中的变化势态以及试件结

35、构 材料的变形、开裂、熔化或软化、剥落等现象，并材料的变形、开裂、熔化或软化、剥落等现象，并 进行记录。进行记录。 消防工程学第消防工程学第07章章 7.5 7.5 影响构件耐火极限的因素及影响构件耐火极限的因素及 提高耐火极限的措施提高耐火极限的措施 n影响耐火极限的因素影响耐火极限的因素 n提高构件耐火极限的措施提高构件耐火极限的措施 完整性完整性 绝热性绝热性 稳定性稳定性 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑耐火设计方法建筑耐火设计方法 目前，国内外绝大多数建筑构件的耐火设计都是按照目前，国内外绝大多数建筑构件的耐火设计都是按照 强制性的建筑防火规范要求进行设计验算，确定其相强制性的

36、建筑防火规范要求进行设计验算，确定其相 关隔热保护措施或防火保护设施来满足要求关隔热保护措施或防火保护设施来满足要求 消防工程学第消防工程学第07章章 现行建筑构件耐火设计方法中存在的主要问题现行建筑构件耐火设计方法中存在的主要问题 n任何建筑物在设计时均应根据其建筑高度、使用性质和任何建筑物在设计时均应根据其建筑高度、使用性质和 规模等考虑其耐火等级，对其相应的建筑构件进行耐火设规模等考虑其耐火等级，对其相应的建筑构件进行耐火设 计。计。 n通过试验方式或采用标准规定的温升曲线来确定构件的通过试验方式或采用标准规定的温升曲线来确定构件的 耐火极限，虽具有简单、实用，对不同构件的耐火性能有耐火

37、极限，虽具有简单、实用，对不同构件的耐火性能有 统一的判别基准等优点，但很难模拟实际构件的受热、受统一的判别基准等优点，但很难模拟实际构件的受热、受 力和端部约束情况，从而导致现行规范对钢结构耐火极限力和端部约束情况，从而导致现行规范对钢结构耐火极限 的规定普遍过于保守，但对某些特殊场所又不一能达到预的规定普遍过于保守，但对某些特殊场所又不一能达到预 期的耐火极限要求，而存在发生破坏的可能，在一定程度期的耐火极限要求，而存在发生破坏的可能，在一定程度 上制约了钢结构建筑的发展。上制约了钢结构建筑的发展。 消防工程学第消防工程学第07章章 性能化钢结构构件耐火极限确定方法性能化钢结构构件耐火极限

38、确定方法 建筑构件的耐火极限是建筑被动防火体系中的重建筑构件的耐火极限是建筑被动防火体系中的重 要参数之一，对于实现阻止火灾的发生、减小火要参数之一，对于实现阻止火灾的发生、减小火 灾危险、灭火和控火、防止财产损失、保护人员灾危险、灭火和控火、防止财产损失、保护人员 的疏散安全和方便灭火救援等安全目标发挥着重的疏散安全和方便灭火救援等安全目标发挥着重 要作用要作用 消防工程学第消防工程学第07章章 问题的提出问题的提出 n由于建筑形式多样、建筑功能复杂、用途千差万别，由于建筑形式多样、建筑功能复杂、用途千差万别， 导致建筑物内可燃物的燃烧性能、热值及其数量、分布导致建筑物内可燃物的燃烧性能、热

39、值及其数量、分布 和集度等均存在较大差异。按照现行国家规范统一规定和集度等均存在较大差异。按照现行国家规范统一规定 的耐火极限要求进行设计，其方案必然会存在某些不科的耐火极限要求进行设计，其方案必然会存在某些不科 学、不合理之处，难免使所设计的结构出现达不到预期学、不合理之处，难免使所设计的结构出现达不到预期 的功能（消防安全水平）或因提供不必要的保护措施而的功能（消防安全水平）或因提供不必要的保护措施而 增加消防投资与建筑成本，客观上使其具有一定局限增加消防投资与建筑成本，客观上使其具有一定局限 性性 。 n根据建筑物的结构、平面布局与布置、功能和用途、根据建筑物的结构、平面布局与布置、功能

40、和用途、 内部火灾荷载及其分布、可燃物的燃烧特性等具体情况，内部火灾荷载及其分布、可燃物的燃烧特性等具体情况， 给出建筑构件耐火性能的设计方法。给出建筑构件耐火性能的设计方法。 消防工程学第消防工程学第07章章 国内外相关研究的主要方面国内外相关研究的主要方面 1 1）高温下材料本构关系，如钢材和混凝土在高温下的强度、弹）高温下材料本构关系，如钢材和混凝土在高温下的强度、弹 性模量及全过程曲线等。性模量及全过程曲线等。 2 2）高温下材料热工性能，如高温下钢材的热导率、比热、容重）高温下材料热工性能，如高温下钢材的热导率、比热、容重 及膨胀系数等。及膨胀系数等。 3 3）钢结构构件和结构内部温

41、度场的研究与分析计算。）钢结构构件和结构内部温度场的研究与分析计算。 4 4）钢结构构件在高温环境中的破坏特征，不同构件形状或尺寸、）钢结构构件在高温环境中的破坏特征，不同构件形状或尺寸、 不同受火方式的影响规律，构件和结构的耐火极限及全过程分析。不同受火方式的影响规律，构件和结构的耐火极限及全过程分析。 5 5）钢结构构件的耐火保护层计算。）钢结构构件的耐火保护层计算。 6 6）结构构件耐火试验方法。）结构构件耐火试验方法。 7 7）结构构件的耐火理论及相应的标准编制。）结构构件的耐火理论及相应的标准编制。 8 8）钢结构在火灾条件下的整体耐火性能，如法国）钢结构在火灾条件下的整体耐火性能，

42、如法国CTICMCTICM的的 J.KruppaJ.Kruppa等人以及英国等人以及英国CardingtonCardington试验室等。试验室等。 消防工程学第消防工程学第07章章 国内外建筑结构耐火设计的主要方法国内外建筑结构耐火设计的主要方法 1 1）基于试验的构件耐火设计方法）基于试验的构件耐火设计方法 2 2）基于计算的构件耐火设计方法，在考虑了荷载的）基于计算的构件耐火设计方法，在考虑了荷载的 分布和大小、构件端部约束条件等因素以后应用经典分布和大小、构件端部约束条件等因素以后应用经典 解析方法或有限元等数值方法，通过理论计算来确定解析方法或有限元等数值方法，通过理论计算来确定 构

43、件的耐火极限。但这种方法的受火条件仍是以构件的耐火极限。但这种方法的受火条件仍是以 ISO/FDIS 834-1:1997(E)ISO/FDIS 834-1:1997(E)建筑构件耐火试验方法建筑构件耐火试验方法 标准规定的时间标准规定的时间- -温度曲线为基础。温度曲线为基础。 消防工程学第消防工程学第07章章 3 3）基于计算的结构耐火设计方法，结构作为一个整）基于计算的结构耐火设计方法，结构作为一个整 体承受荷载。法国已采用此方法；英国也正在制定相关体承受荷载。法国已采用此方法；英国也正在制定相关 的标准，如的标准，如BS 7974:2001BS 7974:2001消防安全工程原理在建筑

44、设消防安全工程原理在建筑设 计中的应用计中的应用和和DD ENV1991-2-2:1996DD ENV1991-2-2:1996欧洲规范欧洲规范3 3：钢：钢 结构设计结构设计。 4 4）考虑火灾随机性的结构耐火设计方法，这种方法以）考虑火灾随机性的结构耐火设计方法，这种方法以 概率可靠度为指标，考虑了火灾及空气升温的随机性。概率可靠度为指标，考虑了火灾及空气升温的随机性。 设计时先确定不同典型场所的火灾荷载及其分布、火灾设计时先确定不同典型场所的火灾荷载及其分布、火灾 场景，再采用性能化方法进行计算场景，再采用性能化方法进行计算 国内外建筑结构耐火设计的主要方法国内外建筑结构耐火设计的主要方

45、法 消防工程学第消防工程学第07章章 结构耐火设计的目标结构耐火设计的目标 1 1）减轻结构在火灾中的破坏，避免结构在火灾中局部倒）减轻结构在火灾中的破坏，避免结构在火灾中局部倒 塌影响内部人员安全疏散和造成外部灭火救援困难。塌影响内部人员安全疏散和造成外部灭火救援困难。 2 2）避免结构在火灾中很快变形、整体垮塌、造成人员伤）避免结构在火灾中很快变形、整体垮塌、造成人员伤 亡和结构难以修复再用。亡和结构难以修复再用。 3 3）预防因构件破坏而加剧火灾中的热对流和热辐射，使）预防因构件破坏而加剧火灾中的热对流和热辐射，使 火灾蔓延至其它防火分隔空间或相邻建筑物。火灾蔓延至其它防火分隔空间或相邻

46、建筑物。 4 4）能为灾后修复提供条件、减少灾后结构的修复费用和）能为灾后修复提供条件、减少灾后结构的修复费用和 难度，缩短钢结构功能的恢复期。难度，缩短钢结构功能的恢复期。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑构件的消防设计目标就是：通过合理设计确定构件建筑构件的消防设计目标就是：通过合理设计确定构件 的耐火能力，力求结构安全与防火投入的高效统一，通的耐火能力，力求结构安全与防火投入的高效统一，通 过限制火灾蔓延和保证建筑结构构件的完整来减轻建筑过限制火灾蔓延和保证建筑结构构件的完整来减轻建筑 物的火灾损害。物的火灾损害。 消防工程学第消防工程学第07章章 钢结构构件耐火极限的计算方法钢结

47、构构件耐火极限的计算方法 基于可靠度的结构耐火设计方法基于可靠度的结构耐火设计方法 ：采用与：采用与ISO834ISO834标准标准 火等效的真实火灾条件，计算单个构件或简单约束的火等效的真实火灾条件，计算单个构件或简单约束的2 2 个构件所需要的等效耐火时间，并按照标准耐火试验方个构件所需要的等效耐火时间，并按照标准耐火试验方 法进行验证法进行验证 判定标准为：所设计的结构构件的耐火时间必须不小于判定标准为：所设计的结构构件的耐火时间必须不小于 根据建筑物具体情况计算出的构件的最小耐火时间。计根据建筑物具体情况计算出的构件的最小耐火时间。计 算构件的耐火时间时采用与算构件的耐火时间时采用与I

48、SO834ISO834等效的真实火灾条件，等效的真实火灾条件， 验算时采用验算时采用ISO834ISO834标准耐火试验条件下的承载力极限状标准耐火试验条件下的承载力极限状 态。态。 消防工程学第消防工程学第07章章 以以Margaret LawMargaret Law、PetterssonPettersson提出的等效时间公式为提出的等效时间公式为 基础，考虑发生火灾的概率、结构倒塌的后果和灭火基础，考虑发生火灾的概率、结构倒塌的后果和灭火 系统的影响以及火灾的不完全燃烧系数取值系统的影响以及火灾的不完全燃烧系数取值1.01.0，并，并 考虑某些不确定因素（采用考虑某些不确定因素（采用1.2

49、51.25倍的安全系数修正）倍的安全系数修正） 后，可得到构件等效耐火时间的计算式：后，可得到构件等效耐火时间的计算式： 等效耐火时间的计算方法等效耐火时间的计算方法 t te e = 0.084k= 0.084ks s1/2 1/2q qf fw wf f p pd dw w 式中式中 p p火灾的发生概率系数；火灾的发生概率系数； d d火灾引起结构倒塌的后果系数；火灾引起结构倒塌的后果系数； w w自动喷水灭火系统的作用系数。自动喷水灭火系统的作用系数。 消防工程学第消防工程学第07章章 等效耐火时间计算式中各系数的选取等效耐火时间计算式中各系数的选取 建筑结构的对火反应取决于着火室内火

50、灾的发展建筑结构的对火反应取决于着火室内火灾的发展 过程和热释放速率，受着火室的通风条件、室内过程和热释放速率，受着火室的通风条件、室内 火灾荷载密度、灭火设施、着火室的几何特征和火灾荷载密度、灭火设施、着火室的几何特征和 边界条件等因素的影响较大。边界条件等因素的影响较大。 消防工程学第消防工程学第07章章 火灾荷载密度（火灾荷载密度（q qf f） 通常，设计师可以将占荷载数学统计分布通常，设计师可以将占荷载数学统计分布80%80% 的平均火灾荷载密度用作特征火灾荷载。我的平均火灾荷载密度用作特征火灾荷载。我 国尚缺乏相关的统计基础数据，设计中可根国尚缺乏相关的统计基础数据，设计中可根 据

51、实际调查或参照表据实际调查或参照表1 1给出的数值确定。给出的数值确定。 消防工程学第消防工程学第07章章 建筑类型和用途建筑类型和用途 火灾荷载密度火灾荷载密度 平均值平均值 分位数（分位数（80%分位数是指不超过分位数是指不超过80%的类型和用的类型和用 途建筑或房间的值）途建筑或房间的值） 80%90%95% 住宅住宅780870920970 医院医院 230350440520 医院储藏室医院储藏室2000300037004400 医院病房医院病房310400460510 办公室办公室420570670760 商店商店60090011001300 车间车间300470590720 车间和

52、仓储车间和仓储1180180022402690 图书馆图书馆150022502550 学校学校285360410450 消防工程学第消防工程学第07章章 封闭空间的热物理特性（封闭空间的热物理特性（k ki i） 构件的热惯性可采用下面公式计算。构件的热惯性可采用下面公式计算。 Ki=(c)1/2 式中：式中：k ki i封闭空间内构件的热惯性，封闭空间内构件的热惯性，JmJm-2 -2s s-1/2-1/2K K-1-1。 。 对于混凝土，对于混凝土，k ki i=2190 Jm=2190 Jm-2 -2s s-1/2-1/2K K-1-1； ； 材料的密度，（材料的密度，（kg/mkg/m3 3）；）； c c材料的比热容，（材料的比热容，（J/(kgJ/(kgK)K)）；）； 材料的热导率，（材料的热导率，（W/(mW/(mK)K)）。）。 欧洲规范欧洲规范7 7对 对k ks s推荐的数值范围