GBT 9978.10-2026 建筑构件耐火试验方法 第10部分：结构体系的特殊要求标准立项发展报告

建筑构件耐火试验方法第10部分：结构体系的特殊要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:SpecialRequirementsforStructuralSystemsinFireResistanceTestsforBuildingElementsPart10摘要建筑火灾安全是公共安全体系的重要组成部分，而建筑构件的耐火性能直接关系到火灾情况下建筑结构的稳定性和人员疏散的安全性。随着我国城镇化进程的持续推进和超高层、大跨度、复杂体型建筑的不断涌现，传统的单一构件耐火试验方法已难以满足现代建筑结构体系整体防火设计的工程需求。GB/T9978《建筑构件耐火试验方法》作为我国建筑材料与构件耐火性能评价的基础性系列标准，其第10部分首次针对结构体系的整体耐火性能试验提出系统性的特殊要求。本报告就该标准的立项背景、编制依据、主要技术内容及其行业影响进行系统阐述。该标准在充分参考ISO834系列国际标准框架的基础上，结合我国建筑防火技术发展现状与工程实践，明确了结构体系耐火试验的试件设计原则、加载方式、边界条件、位移测量及耐火极限判定准则等关键技术要求。标准的发布实施将填补我国在结构体系级耐火试验方法领域的标准空白，为高性能建筑结构体系的防火设计与性能化评估提供科学依据和规范指引，对提升我国建筑火灾安全技术水平、推动消防工程与国际接轨具有重要意义。关键词：建筑构件；耐火试验；结构体系；标准制定；火灾安全；性能化防火设计Keywords:buildingelements;fireresistancetest;structuralsystems;standardization;firesafety;performance-basedfiredesign1引言1.1研究背景火灾是建筑物面临的最主要灾害风险之一。据统计，我国每年发生建筑火灾数十万起，由此造成的人员伤亡和经济损失不可忽视。建筑构件的耐火性能——即在标准火灾条件下保持承载能力、完整性和隔热性的能力——是建筑防火设计的核心参数，直接决定火灾中建筑结构不发生整体或局部坍塌的时间窗口，进而影响人员疏散和消防扑救的成效。随着我国经济社会快速发展和工程建设技术不断进步，建筑形态日趋多样化和复杂化。超高层建筑高度不断刷新纪录，大型交通枢纽、会展中心、体育场馆等大跨空间结构大量涌现，钢结构、组合结构、预制装配式结构等新型结构体系得到广泛应用。在这一背景下，建筑防火设计正经历从传统的“构件耐火”向“体系耐火”“结构整体抗火”理念转型的重要阶段。仅针对梁、板、柱等单一构件开展耐火性能评价，已不能全面反映整体结构在真实火灾中的受力状态与失效模式——构件在结构体系中的端部约束条件、荷载分布状态、温度应力重分布等关键影响因素，均需要在体系层面加以考量和验证。1.2标准修订的必要性GB/T9978系列标准是参照国际标准化组织ISO834系列标准框架建立的我国建筑构件耐火试验方法国家标准体系。该系列标准自实施以来，为我国建筑构件耐火性能检测和防火设计提供了重要的技术支撑。然而，现行标准体系主要针对单一构件（如承重墙、非承重墙、楼板、梁、柱等）的耐火试验方法进行了规定，尚未就整体结构体系或子结构体系的耐火试验方法做出系统、明确的技术规定。近年来，国际上关于结构体系耐火试验的方法学研究日趋成熟。ISO/TC92（火灾安全技术委员会）在ISO834框架下已就结构体系耐火试验的特殊要求进行了系统和持续的研究，相关国际标准文件为各国开展结构体系级耐火试验提供了方法学参考。我国在“十三五”和“十四五”期间，依托国家重点研发计划项目，在建筑结构抗火领域取得了一系列科研成果，多个高校和科研机构建立了大型结构耐火试验装置，积累了较为丰富的结构体系耐火试验经验。但在标准层面，结构体系耐火试验方法仍存在规则缺失、方法不统一、结果可比性差等问题，难以支撑结构抗火性能化设计与评审工作的规范开展。因此，制定GB/T9978.10《建筑构件耐火试验方法第10部分：结构体系的特殊要求》，是完善我国建筑构件耐火试验方法标准体系、填补结构体系级试验方法空白的迫切需求，对于提升建筑结构整体抗火设计水平、促进消防工程标准化和国际化发展具有重要意义。2标准编制依据与原则2.1编制依据本标准依据《中华人民共和国标准化法》及相关法律法规的要求进行编制，遵循国家标准制修订工作程序。在技术内容层面，本标准的编制主要基于以下依据：-国际标准参考：本标准在编制过程中充分参考了ISO834《耐火试验—建筑构件》系列标准的框架体系和最新研究成果，特别是其中关于结构体系耐火试验方法的技术原则，确保我国标准与国际标准体系的技术协调性和兼容性。ISO834系列标准是国际上进行建筑构件和结构体系耐火试验的通用基础文件，已被全球大多数国家采纳或参照执行。-现行标准协调：本标准与GB/T9978.1《建筑构件耐火试验方法第1部分：通用要求》保持紧密衔接，通用要求部分规定的标准火灾升温曲线、炉压控制条件、测量仪器的精度要求、判定准则的通用规定等构成本标准的基础性技术条件。同时，本标准在术语定义、符号表示等方面与GB/T5907《消防基本术语》等基础标准保持一致。-科研成果支撑：编制过程中系统梳理了我国近年来在国家重点研发计划项目支持下取得的建筑结构抗火研究创新成果，吸收了大跨空间结构、组合结构、预制装配式结构等新型结构体系的耐火试验研究经验，为标准技术条款的合理性提供了坚实的科研支撑。-工程实践需求：充分调研了建筑设计单位、消防技术服务机构、构件检测实验室、消防救援机构等用户群体的实际需求，结合性能化防火设计在超高层建筑、大型交通枢纽等重大工程中的应用实践，确定标准的技术内容框架和关键指标要求。2.2编制原则本标准的编制遵循以下基本原则：（1）协调一致性原则。注重与GB/T9978系列其他部分的有机衔接，体例结构保持一致，术语定义保持统一，技术要求不产生矛盾冲突，共同构成完整协调的标准体系。同时兼顾与工程建设消防技术标准（如GB50016《建筑设计防火规范》）以及相关产品标准的配套关系。（2）科学先进性原则。以火灾科学与结构工程领域的最新研究成果为基础，积极吸纳国际先进技术经验，确保标准技术内容的科学性和前瞻性。特别是对于结构体系耐火试验中涉及的升温-加载耦合、约束条件模拟等关键技术环节提出明确的技术准则。（3）可操作性原则。技术规定力求明确具体、简便可行，充分考虑我国各级耐火试验实验室的设备配置和技术能力现状，确保标准发布后能够得到有效实施和执行。对于技术复杂、试验周期较长的内容，注重处理好科学严谨性与操作可行性之间的关系。（4）开放透明原则。标准编制全过程坚持公开透明，广泛征求各方意见。编制组由科研院所、高等院校、检测机构、设计单位、生产企业和管理部门的专家组成，以保障标准具有广泛的代表性和适用性。3标准主要技术内容概览3.1标准定位与适用范围GB/T9978.10在GB/T9978系列标准中具有明确的功能定位，即从“构件级”试验方法向“结构体系级”试验方法的延伸和拓展。该部分标准规定了建筑结构体系耐火试验中的特殊要求，包括试验目标设定、试件设计、试验装置、试验程序以及试验结果表达等方面的特殊规定。标准适用于建筑物中承重结构体系或子结构体系的耐火性能试验评价。所谓“结构体系”，是指承担建筑物整体或部分重力荷载和水平荷载的结构构件的集合，包括框架结构体系、剪力墙结构体系、筒体结构体系以及由不同结构形式组合而成的混合结构体系等。在特定情况下，对于结构中具有代表性的一部分，即“子结构体系”（如框架结构的一榀子框架、组合结构中的一个典型节点域等），同样可以参考本标准实施耐火试验。3.2结构体系耐火试验的特殊性与单一构件耐火试验相比，结构体系耐火试验具有显著不同的技术特征，本标准的各技术条款均围绕这些特殊性问题展开：荷载状态的真实性。单一构件试验通常采用标准规定的均匀加载方式，而结构体系试验需根据实际结构在设计火灾场景下的荷载组合施加竖向荷载和水平荷载。标准对试验荷载的数值确定方法、加载位置和加载程序作出规定，要求在试验前根据结构分析确定火灾工况下构件承受的荷载水平，试验过程中保持荷载的稳定或在结构变形发展过程中按照预定规则动态调整。边界条件的有效模拟。单一构件试验在试验炉内通常具有相对简单的支承和约束条件。而在实际结构中，构件端部受到相邻构件的约束作用，火灾引起的构件膨胀和收缩变形受到约束，将产生显著的约束应力和内力重分布。标准要求在结构体系试验中对试件的边界约束条件进行详细记录和合理模拟，并在试验结果中说明约束条件对耐火性能评价的影响。整体变形与局部破坏的耦合。结构体系在火灾下的响应是整体变形和局部构件破坏相互耦合的复杂过程。某一局部构件的刚度和承载力退化将导致内力向其他构件转移，可能引发结构的渐进破坏。标准要求对结构体系的整体变形（如梁跨中挠度、柱侧向位移等）和关键区域局部变形进行同步测量，并关注结构体系的平衡路径和失效演化过程。3.3试件设计原则试件设计是结构体系耐火试验的关键环节，是保证试验结果能够代表实际结构耐火性能的核心因素。本标准对试件设计提出以下主要原则性要求：试件的选取应具有代表性，其所反映的结构形式、构件尺寸、节点构造、材料特性应与所代表的实际工程结构或典型结构体系保持一致。当试验目的为验证某一具体工程的结构耐火性能时，试件应从该工程结构中选取具有代表性的子结构，且边界条件应能反映在实际结构中的约束特征。试件的比例关系应合理确定。根据试验目的和试验设备条件，试件可采用足尺或缩尺模型。当采用缩尺模型时，缩尺比例的确定应考虑火灾热效应、材料高温性能、几何非线性等影响因素，确保缩尺试验结果能够合理推演至足尺结构的耐火性能。这一问题的复杂性和对结构抗火试验结果准确性的关键影响，决定了标准对缩尺模型试验规定的审慎态度——即原则上推荐原位足尺试验，特殊情况下允许缩尺试验但需经过科学论证。试件的数量和试验次数应满足统计分析的基本要求。考虑到结构体系试验成本较高、周期较长的客观实际，标准在试验次数方面给予适度的灵活性，允许根据试验目的和结果的离散程度合理确定试验数量。3.4加载方式与持荷要求结构体系耐火试验的加载系统是区别于构件耐火试验的重要装置系统。标准对加载系统的基本要求包括：加载能力应能模拟结构设计荷载的最不利组合，加载装置在火灾环境下应保持稳定工作性能，加载过程中荷载的施加和维持不应受高温烟气的影响而中断。在荷载施加方式上，标准要求根据结构体系的类型和受力特点确定静载、拟静力加载或动力加载等不同方式。对于以承重为主的结构体系，以静力加载为主；对于需要考虑水平荷载作用的高层建筑结构体系等，尚应考虑水平荷载的施加方法和加载比例。对于试验中由于构件高温下变形过大或局部破坏等原因造成荷载重分布的情况，标准要求试验中采用的持荷方式应能够适应变形的发展，保持荷载在设定范围内的稳定。3.5耐火极限判定准则耐火极限判定准则是耐火试验标准的核心内容之一。本标准在规定结构体系耐火极限判定时，综合考虑了以下几方面因素：承载能力准则。结构体系在火灾和试验荷载共同作用下，不应丧失整体稳定性或发生整体坍塌。具体判定指标包括：结构体系的竖向变形速率超过规定限值、变形量达到规定阈值、结构体系出现整体失稳前兆或局部构件破坏导致内力不可控转移等情况。完整性准则。对于需要承担防火分隔功能的结构体系（如防火墙、楼板体系），在耐火试验过程中应保持火焰和高温烟气不能穿透试件。判定方法包括棉垫点燃试验、缝隙探棒检测以及观察试件背面是否有持续火焰出现等。隔热性准则。试件背火面温度升高应控制在规定限值以内，以确保背火面一侧的人员和可燃物处于相对安全的温度环境。需要指出的是，对于结构体系耐火极限的判定，上述准则之间的耦合效应和时序特征更为复杂。标准强调应在耐火试验的观察记录中详细描述失效模式和破坏过程，以便为结构抗火设计提供完整的试验信息。4试验装置与测量要求4.1耐火试验炉结构体系耐火试验所用的试验炉在炉体尺寸、燃料供给、温度控制等方面与构件耐火试验用炉存在较大差异。标准对试验炉提出了以下要求：试验炉的炉膛尺寸应能容纳试件并保证试件受火面满足规定的受火条件。对于大型结构体系试件，试验炉应具备分区段独立控制温度的能力，以模拟结构不同部位可能面临的不同火灾热环境。炉内温度的测量与控制应遵循GB/T9978.1通用要求的规定，采用标准火灾升温曲线进行升温控制，炉内热电偶的数量和布置应根据试件的尺寸和形状进行加密，以保证炉内温度分布的均匀性。温度控制系统应具有足够的热容量和响应速率来跟踪标准升温曲线，特别是在试验初始阶段的快速升温期。4.2加载与支承装置加载装置应具备足够的刚度和承载能力，在高温环境下长时间工作不发生性能退化。加载系统应能实现荷载的精确施加与稳定保持，荷载传感器的精度应满足测量要求。支承装置的设计应考虑试件在火灾条件下的热膨胀和热变形效应，既要允许试件在加载方向产生合理的自由变形，又要在需要约束的方向提供足够的约束刚度。对于需要施加水平荷载的试验，加载反力架的设计应能满足水平荷载的施加要求，并保证试验过程中加载方向的准确性。4.3测量系统测量系统是获取结构体系耐火试验数据、评价结构性能的关键手段。本标准在测量方面主要规定了以下要求：-温度测量：除炉温测量外，还应对试件内部温度场进行详细测量。测温热电偶的布置应能反映结构构件截面温度分布的不均匀性，特别是钢构件翼缘与腹板的温差、组合楼板上下表面的温差等。关键节点区域的温度测点应加密布置。-变形测量：应变和位移测量是结构体系耐火试验区别于单一构件试验的重要内容。标准要求采用位移计、应变计、激光位移传感器等设备测量结构体系各关键部位的位移和变形，包括支座沉降、跨中位移、柱顶水平位移等，以掌握结构体系的整体变形特征和局部损伤演化过程。-数据采集：数据采集系统应具有足够的通道数量和采样频率，确保在结构失效的快速变化阶段仍能完整捕捉荷载与变形的演化数据。数据记录应与试验时间同步，便于后续进行耐火极限分析。5主要参与编制单位介绍本标准由全国消防标准化技术委员会建筑构件耐火性能分技术委员会（SAC/TC113/SC8）归口管理，应急管理部四川消防研究所牵头起草，联合国内多家权威科研机构和高校共同编制完成。应急管理部四川消防研究所是该标准编制的核心单位。该所成立于1963年，是我国专门从事建筑防火和消防科学技术研究的国家级科研机构，长期承担建筑火灾安全领域的应用基础研究、关键技术开发和标准制修订工作。研究所拥有国内领先的构件耐火性能试验装置和结构抗火试验系统，具备从材料级、构件级到结构体系级的全尺度综合试验研究能力。该所作为GB/T9978系列标准的主要起草单位之一，在建筑构件耐火试验方法的基础研究和标准研制方面积累了六十余年的丰富经验和深厚技术底蕴。近年来，四川消防研究所聚焦建筑结构抗火领域的关键科学问题和工程应用技术，先后主持完成多项国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目。研究所建设的大型结构耐火性能试验平台可对框架结构子结构、组合结构节点、预制装配式结构体系等多种类型的结构试件开展标准火灾下的加载耐火试验，是我国少数具备结构体系级耐火试验能力的权威实验室之一。在标准编制过程中，该所不仅承担了标准框架设计、技术内容起草和试验验证等主要编制工作，还组织开展了多轮次实验室间比对试验，为标准技术条款的科学性和可操作性提供了翔实的试验数据保障。6标准实施预期效果与展望6.1预期实施效果GB/T9978.10-2026的发布与实施，预期将在以下方面产生重要的技术引领和规范效应：填补标准空白，完善方法体系。该标准