建筑构件耐火性能研究

建筑构件耐火性能研究（共3篇）

1.建筑构件耐火性能研究 篇一

影响建筑构件耐火极限的因素

1.材料本身的属性;

2.构配件的结构特性;

3.材料与结构的构造方式;

4.标准所规定的试验条件;

5.火灾种类和使用环境要求 建筑材料燃烧性能等级的附加信息

1.产烟特性等级;

2.燃烧滴落物/微粒等级;

3.烟气毒性等级

建筑材料及制品的燃烧性能的分级

A：不燃材料;

B1难燃材料;

B2：可燃材料;

B3：易燃材料

高层与多层民用建筑的分类

建筑的分类

按其使用性质分为

(1)民用建筑

(2)工业建筑

(3)农业建筑

按其结构形式分为

(1)木结构

(2)砖木结构

(3)砖混结构

(4)钢筋混凝土结构

(5)钢结构

(6)钢混结构

(7)其他结构

按建筑高度分类

(1)单层、多层建筑

(2)高层建筑

甲、乙、丙类储存物品的火灾危险性特征

甲、乙、丙类生产类物品的火灾危险性特征

储存的火灾危险性的分类

储存物品的分类方法，主要是根据物品本身的火灾危险性，并吸收仓库储存管理经验，参考《危险货物运输规则》相关内容而划分的。按《建筑设计防火规范》(GB 50016--2006)，储存物品的火灾危险性分为五类：甲类、乙类、丙类、丁类、戊类。

注：1)同一座仓库或仓库的任一防火分区内储存不同火灾危险性物品时，仓库或防火分区的火灾危险性应按火灾危险性最大的物品确定。

2)丁、戊类储存物品仓库的火灾危险性，当可燃包装重量大于物品本身重量的l/4或可燃包装体积大于物品本身体积的l/2时，应按丙类确定。

生产的火灾危险性的分类

国内主要依据现行国家标准《建筑设计防火规范》(GB 50016--2006)，把生产的火灾危险性分为5类，甲类、乙类、丙类、丁类、戊类

注意：同一座厂房或厂房的任一防火分区内有不同火灾危险性生产时，厂房或防火分区内的生产火灾危险性类别应按火灾危险性较大的部分确定。当生产过程中使用或产生易燃、可燃物的量较少不足以构成爆炸或火灾危险时，可按实际情况确定;当符合下述条件之一时，可按火灾危险性较小的部分确定：

(1)火灾危险性较大的生产部分占本层或本防火分区面积的比例小于5%或丁、戊类厂房内的油漆工段小于l0%，且发生火灾事故时不足以蔓延到其他部位或火灾危险性较大的生产部分采取了有效雕防火措施。

(2)丁、戊类厂房内的油漆工段，当采用封闭喷漆工艺，封闭喷漆空间内保持负压、油漆工段设置可燃气体探测报警系统或自动抑爆系统，且油漆工段占其所在防火分区面积的比例不大于20%。

评定物质火灾危险性的主要指标

(一)评定气体火灾危险性的主要指标:爆炸极限和自燃点

(二)评定液体火灾危险性的主要指标:闪点

(三)评定固体火灾危险性的主要指标:熔点和燃点

灭火的基本方法

一、冷却灭火

二、隔离灭火

三、窒息灭火

四、化学抑制灭火

火灾发生的常见原因

一、电气

二、吸烟

三、生活用火不慎

四、生产作业不慎

五、设备故障

六、玩火

七、放火

八、雷击

疏散门的设置形式有什么要求?

疏散门的形式根据建筑类别、使用性质进行确定。检查要求为：

(1)民用建筑和厂房的疏散门，采用向疏散方向开启的平开门，不得采用推拉门、卷帘门、吊门、转门和折叠门。仓库的疏散门采用向疏散方向开启的平开门，但丙、丁、戊类仓库首层靠墙的外侧可采用推拉门或卷帘门;电影院、剧场的疏散门采用甲级自动推闩式外开门。

(2)人员密集场所内平时需要控制人员随意出入的疏散门和设置门禁系统的住宅、宿舍、公寓建筑的外门，要保证火灾时不需使用钥匙等任何工具即能从内部易于打开，并在显著位置设置标识和使用提示。

简述下沉式广场防火检查的主要内容。

检查内容

1.广场的开敞区域

不同防火分区通向下沉式广场等室外开敞空间的开口最近边缘之间的水平距离不得小于13m。室外开敞空间除用于人员疏散外不得用于其他商业或供人员通行外的其他用途，其中用于疏散的净面积不得小于169m2。

2.广场直通地面的疏散楼梯

为保证人员逃生需要，直通地面的疏散楼梯不得少于1部。当连接下沉广场的防火分区需利用下沉广场进行疏散时，该区域通向地面的疏散楼梯要均匀布置，使人员的疏散距离尽量短。疏散楼梯的总净宽度不得小于任一防火分区通向室外开敞空间的设计疏散总净宽度。

3.广场防风雨棚的设置

防风雨蓬不得完全封闭，四周开口部位要均匀布置，开口的面积不得小于室外开敞空间地面面积的25%，开口高度不得小于1.0m;开口设置百叶时，百叶的有效排烟面积可按百叶通风口面积的60%设置。

什么类型的建筑需要设置封闭楼梯间?

封闭楼梯间

①楼梯间靠外墙布置，并能直接天然采光和自然通风。首层如将走道和门厅等包括在楼梯间内形成扩大的封闭楼梯间时，需采用乙级防火门等措施与其他走道和房间隔开。

②除楼梯间的门之外，楼梯间的内墙上不开设其他门窗洞口;楼梯间墙体采用耐火极限不低于2.00h的不燃烧体。

③高层建筑、人员密集的公共建筑、人员密集的多层丙类厂房楼梯间的门为乙级防火门，并向疏散方向开启;其他建筑封闭楼梯间的门可采用双向弹簧门。

④楼梯间的顶棚、墙面和地面的装修材料必须采用不燃烧材料。建筑防火的技术方法

(一)总平面布置

建筑的总平面布置要满足城市规划和消防安全的要求。一是要根据建筑物的使用性质、生产经营规模、建筑高度、建筑体积及火灾危险性等，从周围环境、地势条件、主导风向等方面综合考虑，合理选择建筑物位置。二是要根据实际需要，合理划分生产区、储存区(包括露天存储区)、生产辅助设施区、行政办公和生活福利区等。三是为防止火灾因传导热、对流热、辐射热影响而导致火势向相邻建筑或同一建筑的其他空间蔓延扩大，并为火灾扑救创造有利条件，在总平面布置中，应合理确定各类建(构)筑物、堆场、贮罐、电力设施及电力线路之间的防火安全距离。四是要根据各建筑物的使用性质、规模、火灾危险性，考虑扑救火灾时所必需的消防车通道、消防水源和消防扑救面。

(二)建筑结构防火

建筑结构的安全是整个建筑的生命线，也是建筑防火的基础。建筑物的耐火等级是研究建筑防火措施、规定不同用途建筑物需采取相应防火措施的基本依据。在建筑防火设计中，正确选择和确定建筑的耐火等级，是防止建筑火灾发生和阻止火势蔓延扩大的一项治本措施。常用的方法主要有：适当增加构件的截面积;对钢筋混凝土构件增加保护层厚度;在构件表面涂覆防火涂料做耐火保护层;对钢梁、钢屋架及木结构做耐火吊顶和防火保护层包敷等等。

(三)建筑材料防火

建筑材料中不少是可以燃烧的，特别是大多数天然高分子材料和合成高分子材料都具有可燃性，而且这些建筑材料在燃烧后往往产生大量的烟雾和有毒气体，给火灾扑救和人员疏散造成严重威胁。为了预防火灾的发生，或阻止、延缓火灾的发展，最大限度地减轻火灾危害，必须对可燃建筑材料的使用及其燃烧性能进行有效的控制。建筑材料防火就是根据国家的消防技术标准、规范，针对建筑的使用性质和不同部位，合理地选用建筑的防火材料，从而保护火灾中的受困人员免受或少受高温有毒烟气侵害，争取更多可用疏散时间的重要措施。建筑材料防火应当遵循的原则主要是：控制建筑材料中可燃物数量，受条件限制或装修特殊要求，必须使用可燃材料的，应当对材料进行阻燃处理;与电气线路或发热物体接触的材料应采用不燃材料或进行阻燃处理;楼梯间、管道井等竖向通道和供人员的走道内应当采用不燃材料。(四)防火分区分隔

如果建筑内空间面积过大，火灾时则燃烧面积大、蔓延扩展快，因此在建筑内实行防火分区和防火分隔，可有效地控制火势的蔓延，既利于人员疏散和扑火救灾，也能达到减少火灾损失的目的。防火分区包括水平防火分区和竖向防火分区。水平防火分区是指在同一水平面内，利用防火隔墙、防火卷帘、防火门及防火水幕等分隔物，将建筑平面分为若干个防火分区、防火单元;竖向防火分区指上、下层分别用耐火的楼板等构件进行分隔，对建筑外部采用防火挑檐、设置窗槛(间)墙等技术手段，对建筑内部设置的敞开楼梯、自动扶梯、中庭以及管道井等采取防火分隔措施等。

防火分区的划分应根据建筑的使用性质、火灾危险性以及建筑的耐火等级、建筑内容纳人员和可燃物的数量、消防扑救能力和消防设施配置、人员疏散难易程度及建设投资等情况综合考虑。

(五)安全疏散

人身安全是消防安全的重中之重，以人为本的消防工作理念必须始终贯穿于整个消防工作，从特定的角度上说，安全疏散是建筑防火最根本、最关键的技术，也是建筑消防安全的核心内容。易燃固体

易燃固体是指燃点低，对热、撞击、摩擦敏感，易被外部火源点燃，燃烧迅速，并可能散发出有毒烟雾或有毒气体的固体。

易于自燃的物质包括发火物质和自热物质两类

(1)发火物质。指即使只有少量物品与空气接触，在不到5min内便会燃烧的物质，包括混合物和溶液(液体和固体)。如黄磷、三氯化钛等。

(2)自热物质。指发火物质以外的与空气接触不需要能源供应便能自己发热的物质。如赛璐珞碎屑，油纸，动、植物油，潮湿的棉花等。

遇水放出易燃气体的物质

系指遇水或受潮时，发生剧烈化学反应，放出大量易燃气体和热量的物品。这类物质还能与酸或氧化剂发生反应，而且比遇水发生的反应更加剧烈，其着火爆炸的危险性更大。易燃液体的分类

易燃液体分为三级。

(1)I类。闪点<-18℃，如汽油、正戊烷、环戊烷、环戊烯、乙醛、丙酮、乙醚、甲胺水溶液、二硫化碳等。

(2)II类。-18℃≤闪点<23℃，如石油醚、石油原油、石脑油、正庚烷及其异构体、辛烷及其异辛烷、苯、粗苯、甲醇、乙醇、噻吩、吡啶、香蕉水、显影液、镜头水、封口胶等。

(3)III类。23℃≤闪点<61℃，如煤油、磺化煤油、浸在煤油中的金属镧、铷、铈、壬烷及其异构体、癸烷、樟脑油、乳香油、松节油、松香水、癣药水、刹车油、影印油墨、照相用清除液、涂底液、医用碘酒等。最小点火能量

最小点火能量，是指每一种气体爆炸混合物，都有起爆的最小点火能量，低于该能量，混合物就不爆炸，目前都采用mJ作为最小点火能量的单位。MJ(兆焦耳)是热值单位。热值也叫“发热量” 常见爆炸点火源

常见引起爆炸的点火源主要有机械火源、热火源、电火源及化学火源。

引发爆炸的常见原因

爆炸事故的直接原因可归纳为以下几方面：

(一)物料原因

(二)作业行为原因

(三)生产设备原因

(四)生产工艺原因 粉尘爆炸的条件

可燃粉尘爆炸应具备三个条件：

①即粉尘本身具有爆炸性

②粉尘必须悬浮在空气中并与空气混合到爆炸浓度

③有足以引起粉尘爆炸的火源。

爆炸浓度极限

爆炸极限分为爆炸浓度极限和爆炸温度极限两种。

爆炸极限在消防上的意义：物质的爆炸极限是正确评价生产、储存过程的火灾危险程度的主要参数，是建筑、电气和其他防火安全技术的重要依据。控制可燃性物质在空间的浓度低于爆炸下限或高于爆炸上限，是保证安全生产、储存、运输、使用的基本措施之一。具体应用有以下几方面：

爆炸极限是评定可燃气体火灾危险性大小的依据，爆炸范围越大，下限越低，火灾危险性就越大;

爆炸极限是评定气体生产、储存场所火险类别的依据，也是选择电气防爆型式的依据：生 产、储存爆炸下限<10%的可燃气体的工业场所，应选用隔爆型防爆电气设备;生产、储存爆炸下限≥10%的可燃气体的工业场所，可选用任一防爆型电气设备;

根据爆炸极限可以确定建筑物耐火等级、层数、面积、防火墙占地面积、安全疏散距离和灭火设施;

根据爆炸极限，确定安全操作规程，例如，采用可燃气体或蒸气氧化法生产时，应使可燃气体或蒸气与氧化剂的配比处于爆炸极限范围以外，若处于或接近爆炸极限范围进行生产时，应充惰性气体稀释和保护。爆炸的类型

由于物质急剧氧化或分解反应产生温度、压力增加或两者同时增加的现象，称为爆炸。爆炸是由物理变化和化学变化引起的，按物质产生爆炸的原因和性质不同，通常将爆炸分为物理爆炸、化学爆炸和核爆炸三种。物理爆炸和化学爆炸最为常见。火灾发生的常见原因

电气原因、吸烟、生活用火不慎、生产作业不慎、设备故障、玩火、人为放火、雷电。

灭火的基本方法

冷却、隔离、窒息、化学抑制。火灾的分类

(一)按照燃烧对象的性质分类

按照国家标准《火灾分类》 GB/T4968-2008的规定，火灾分为A、B、C、D、E、F六类。

A.类火灾：固体物质火灾。这种物质通常具有有机物性质，一般在燃烧时能产生灼热的余烬。如木材、棉、毛、麻、纸张火灾等。

B.类火灾：液体或可熔化固体物质火灾。如汽油、煤油、原油、甲醇、乙醇、沥青、石蜡等。

C.类火灾：气体火灾。如煤气、天然气、甲烷、乙烷、氢气、乙炔等。

D.类火灾：金属火灾。如钾、钠、镁、钛、锆、锂等。

E.类火灾：带电火灾。物体带电燃烧的火灾。如变压器等设备的电气火灾等。

F.类火灾：烹饪器具内的烹饪物(如动植物油脂)火灾。

(二)按照火灾事故所造成的灾害损失程度分类

依据国务院2007年4月6日颁布的《生产安全事故报告和调查处理条例》(国务院令493号)中规定的生产安全事故等级标准，消防部门将火灾分为特别重大火灾、重大火灾、较大火灾和一般火灾四个等级。

①特别重大火灾：是指造成30人以上死亡，或者100人以上重伤，或者1亿元以上直接财产损失的火灾;

②重大火灾：是指造成10人以上30人以下死亡，或者50人以上100人以下重伤，或者5000万元以上1亿元以下直接财产损失的火灾;

③较大火灾：是指造成3人以上10人以下死亡，或者10人以上50人以下重伤，或者1000万元以上5000万元以下直接财产损失的火灾;

④一般火灾：是指造成3人以下死亡，或者10人以下重伤，或者1000万元以下直接财产损失的火灾。可燃物质

什么叫可燃物质?

所有物质分为可燃物质、难燃物质和不可燃物质二类。可燃物质是指在火源作用下能被点燃，并且当点火源移开后能继续燃烧直至燃尽的物质;难燃物质为在火源作用下能被点燃，当点火源移开后不能维持继续燃烧的物质;不可燃物质是指在正常情况下不能被点燃的物质。可燃物质是防火防爆的主要研究对象。

凡能与空气、氧气或其他氧化剂发生剧烈氧化反应的物质，都可称为可燃物质。可燃物质种类繁多，按物理状态可分为气态、液态和固态三类。化工生产中使用的原料、生产中的中间体和产品很多都是可燃物质。

处于蒸气或其他微小分散状态的可燃物质和氧之间极易引发燃烧。多数固体研磨成粉状或加热蒸发极易起火。液体则显现出很大的不同。有些液体在远低于室温时就有较高的蒸气压，就能释放出危险量的易燃蒸气。另外一些液体在略高于室温时才有较高的蒸气压，还有一些液体在相当高的温度才有较高的蒸气压。很显然，液体释放出蒸气与空气形成易燃混合物的温度是其潜在危险的量度，这可以用闪点来表示，闪点愈低，愈危险。

排除潜在火险对于防火安全是重要的。为此必须用密封的有排气管的罐盛装易燃液体，把易燃物料置于耐火建筑中。应用或贮存中度或高度易燃液体时进行通风。用爆炸或易燃蒸气指示器连续检测蒸气浓度。固体燃烧的特点

1、蒸发燃烧：可熔化的可燃性固体受热升华或熔化后蒸发，产生可燃气体进而发生的有焰燃烧，称为蒸发燃烧。发生蒸发燃烧的固体，在燃烧前受热只发生相变，而成分不发生变化。一旦火焰稳定下来，火焰传热给蒸发表面，促使固体不断蒸发或升华燃烧，直至燃尽为止。

2、分解燃烧：分子结构复杂的固体可燃物，在受热后分解出其组成成分及与加热温度相应的热分解产物，这些分解产物再氧化燃烧，称为分解燃烧。

3、表面燃烧：可燃物受热不发生热分解和相变，可燃物质在被加热的表面上吸附氧，从表面开始呈余烬的燃烧状态叫表面燃烧(也叫无火焰的非均相燃烧)。

4、阴燃：阴燃是指物质无可见光的缓慢燃烧，通常产生烟和温度升高的迹象。这种燃烧看不见火苗，可持续数天甚至数十天，不易发现。什么是燃烧?

燃烧是一种复杂的物理化学过程。同时伴有发光、发热激烈的氧化反应。其特征是发光、发热、生成新物质。

铜与稀硝酸反应，虽然属于氧化反应.有新物质生成，但没有产生光和热，不能称它为燃烧;灯泡中灯丝通电后虽发光、发热，但不是氧化反应，也不能称它为燃烧。如金属钠、赤热的铁在氯气中反应等，才能称为燃烧。热值

所谓热值，就是单位质量的可燃物质在完全烧尽时所放出的热量。不同的物质燃烧时，放出的热量是不同的，热值大的可燃物质燃烧时放出的热量多。

可燃性固体和可燃性液体的热值以“J/kg”表示，可燃气体(标准状态)的热值以“J/m3”表示。

可燃物质燃烧爆炸时所达到的最高温度、最高压力及爆炸力等均与物质的热值有关。物质的热值数据一般是用量热仪在常压下测得的。因为生成的水蒸气全部冷凝成水和不冷凝时，燃烧热效应的差值为水的蒸发潜热，所以热值有高热值和低热值之分。高热值是指单位质量的燃料完全燃烧，生成的水蒸气全部冷凝成水时所放出的热量;而低热值是指生成的水蒸气不冷凝时所放出的热量。固体的燃烧速度

固体燃烧速率，一般要小于可燃液体和可燃气体。不同固体物质的燃烧速率有很大差异。

萘及其衍生物、三硫化磷、松香等可燃固体，其燃烧过程是受热熔化、蒸发气化、分解氧化、起火燃烧，一般速率较慢。而另外一些可燃固体，如硝基化合物、含硝化纤维素的制品等，燃烧是分解式的，燃烧剧烈，速度很快。

可燃固体的燃烧速率还取决于燃烧比表面积，即燃烧表面积与体积的比值越大，燃烧速率越大，反之，则燃烧速率越小。液体的燃烧速度

液体燃烧速率取决于液体的蒸发。其燃烧速率有下面两种表示方法：

质量速率

质量速率指每平方米可燃液体表面，每小时烧掉的液体的质量，单位为kg·m-2·h-1。

直线速率

直线速率指每小时烧掉可燃液层的高度，单位为m·h-1。

液体的燃烧过程是先蒸发而后燃烧。易燃液体在常温下蒸气压就很高，因此有火星、灼热物体等靠近时便能着火。之后，火焰会很快沿液体表面蔓延。另一类液体只有在火焰或灼热物体长久作用下，使其表层受强热大量蒸发才会燃烧。故在常温下生产、使用这类液体没有火灾或爆炸危险。这类液体着火后，火焰在液体表面上蔓延得也很慢。

为了维持液体燃烧，必须向液体传人大量热，使表层液体被加热并蒸发。火焰向液体传热的方式是辐射。故火焰沿液面蔓延的速率决定于液体的初温、热容、蒸发潜热以及火焰的辐射能力。下表列出了几种常见易燃液体的燃烧速率。气体的燃烧速度

气体燃烧无需像固体、液体那样经过熔化、蒸发等过程，所以气体燃烧速率很快。气体的燃烧速率随物质的成分不同而异。单质气体如氢气的燃烧只需受热、氧化等过程;而化合物气体如天然气、乙炔等的燃烧则需要经过受热、分解、氧化等过程。所以，单质气体的燃烧速率要比化合物气体的快。在气体燃烧中，扩散燃烧速率取决于气体扩散速率，而混合燃烧速率则只取决于本身的化学反应速率。因此，在通常情况下，混合燃烧速率高于扩散燃烧速率。

气体的燃烧性能常以火焰传播速率来表征，火焰传播速率有时也称为燃烧速率。燃烧速率是指燃烧表面的火焰沿垂直于表面的方向向未燃烧部分传播的速率。在多数火灾或爆炸情况下，已燃和未燃气体都在运动，燃烧速率和火焰传播速率并不相同。这时的火焰传播速率等于燃烧速率和整体运动速率的和。

管道中气体的燃烧速率与管径有关。当管径小于某个小的量值时，火焰在管中不传播。若管径大于这个小的量值，火焰传播速率随管径的增加而增加，但当管径增加到某个量值时，火焰传播速率便不再增加，此时即为最大燃烧速率。

某些气体在空气中的火焰传播速度 燃烧温度

可燃物质燃烧时所放出的热量，部分被火焰辐射散失，而大部分则消耗在加热燃烧上，由于可燃物质所产生的热量是在火焰燃烧区域内析出的，因而火焰温度也就是燃烧温度。

一般来说燃烧温度取决于可燃物质的燃烧速度和燃烧程度。在同样条件下，可燃物质燃烧时，燃烧速度快的比燃烧速度慢的火焰温度高。在同样大小的火焰下，燃烧温度越高，它向周围辐射出的热量就越多，因而使可燃物质发生燃烧的速度就越快。总之，可燃物质的焓值越大，燃烧时温度就越高，燃烧蔓延的速度就越快。

2.建筑构件耐火性能研究 篇二

关键词：钢结构构件,防火保护,耐火性能评估

目前, 我国许多工程的钢结构防火保护系统验收完全是照搬检验报告中描述的构造、尺寸和保护材料厚度进行, 没有经过科学转化, 使保护系统成为不经济的设计或达不到规范规定的耐火等级要求, 可能使保护系统功能在发生火灾时失效。笔者参照英国、德国、美国等采用的试验报告和评估相结合的办法, 建立钢结构防火保护系统耐火性能的评估和试验模型, 制定评估方法标准, 以便用评估结果指导或完善钢结构工程防火保护的设计和验收;标准的技术路线为:通过对一定数量的钢结构试件施以同样的保护材料或系统进行耐火试验, 得出一系列试验数据, 经过数据分析、处理、评价得出能覆盖钢结构构件规格较大范围的系列数据, 包括钢构件的结构类别 (如梁或柱) 、截面系数 (构件截面受火周长与截面积之比或单位长度构件的受火表面积与对应体积之比) 、受火方位 (如三面或四面受火) 、保护层厚度、对应的耐火极限、设计温度, 最终将这些数据推荐作为设计和验收的依据。

1 主要技术内容的确定和依据

1.1 评价对象与适用范围

防火保护材料按用途可分为木结构、混凝土结构、钢筋混凝土结构、钢结构防火保护材料等类型, 该标准仅考虑4种类型:涂料类 (如钢结构防火涂料) 、板材类 (如不燃性无机复合板) 、纤维类 (如纤维板) 、卷材类;按材料的作用机理将材料分为非膨胀型和膨胀型防火保护材料;对其他类型防火保护系统的评估可参考采用。

没有包括喷射无机纤维是因为该类产品 (更准确应该称为无机纤维喷射工艺) 应用实例很少、发展不够成熟, 尤其是使用后表面粗糙、厚度偏差较大, 构件保护层之间厚度难以控制等因素。

1.2 评估方法

(1) 以热导率为基础的微分方程法。参考ISO/CD834-11 (2003) 附录C, 主要针对无机防火板、厚涂型防火涂料、无机纤维板 (毡) 、无机卷材 (毡) 等类似材料形成的保护系统, 因为在高温下该类材料物理性质稳定, 但热导率随温度的变化呈函数关系。

(2) 以有效热导率为基础的微分方程法。参考ISO/CD 834-11 (2003) 附录D, 主要针对膨胀型防火涂料、膨胀型防火板、膨胀型柔性卷材 (毡) 等类似材料形成的保护系统, 因为在高温下该类材料的物理性能不很稳定, 热导率在一定的范围内与温度呈函数关系。

(3) 多元线性回归分析法。参考DD ENV 13381-4附录H和英国ASFP黄皮书《建筑中的钢结构防火保护》, 完全建立在统计概率基础上的多元线性回归分析法, 但必须让实验模型数据点具有代表性, 以最少的试验量获得最多的评估收获, 适用于各类防火保护系统。

(4) 作图法。参考DD ENV 13381-4附录J和英国ASFP黄皮书《建筑中的钢结构防火保护》;通过试验数据作图将截面系数、保护层厚度、临界温度、耐火时间之间的关系两两表达出来, 并通过作图获得系列评估数据, 适用于各类防火保护系统。

1.3 评估结果的适用性限定

根据ISO/CD 834-11 (2003) 对评估结果适用性的规定, 对按评估程序所得的结果给出了有关适用性限制, 如防火保护系统厚度范围, 已经试验的钢截面系数 (Am/V) 范围以及由试验得出的最大的温度。其他如防火保护系统材质/固定/使用方式、I型或H型钢构件的形状、钢材的等级或属性的任何改变均应进行重新评估。该标准同时提出了有关情况是否得到保持的验证方式, 以保证在相同情况下评估结果的有效性。

1.4 防火保护材料特性的测量

防火保护材料的物理性能 (厚度、密度和含水量) 直接影响试验结果, 其测定对从试验结果中准确预测防火材料的厚度非常重要;用于测量这些性能的试件都应和用于耐火试验的试件按规定的条件进行状态调节。结合国内现成的有关标准规定了各种材料 (板条状非膨胀型、非膨胀型、膨胀型防火保护材料) 相应的测定方法。

1.5 试件热电偶的安装

参考ISO/CD 834-10 (2001) 附录B中规定的试件热电偶的安装及线的敷设方法, 同时也根据GB 14907-2002《钢结构防火涂料》、GA/T 110-1995《构件用防火喷涂材料性能试验方法》的有关规定进一步明确了试件热电偶感温端的位置、埋设深度和孔径, 便于统一操作。

1.6 其他截面形式的评估

参考ISO/CD 834-11 (2003) 附录A, 利用“I型”和“H型”截面构件评估结果对“I型”和“H型”之外的其他截面型材进行评估的方法。

1.7 用于评估的耐火试验方法

明确获得评估素材的试验装置、试验条件、试件规定、测量装置的应用、试验过程的控制、耐火极限的判定条件、试验的有效性等内容。

(1) 试验装置。与GB/T 9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求》的规定相符合, 对燃料作了较高要求 (使用天然气或液化石油气) , 从而保证获得更加准确科学的试验数据且尽可能降低无效试验数据的风险, 使后续评估工作建立在可靠的基础之上。对炉膛空间提出了较高要求, 应尽可能同时容纳多个试件 (如至少一个承重试件和多个非承重试件) 。

(2) 试验条件。与GB/T 9978.1-2008的规定相符合, 是指通常所说的建筑纤维类火灾试验条件, 但可能出现的快速升温条件下的评估试验可参考本研究制定的试验方法进行。多个试件在同一炉膛内同时进行试验时应保证试验条件 (如受热条件、炉内空气压力等) 的一致性。

(3) 试件规定。耐火试验试件应尽可能反映实际使用情况, 根据不同火灾场合的最大可能与建筑/构筑物构件的材质属性规定了不同试件的有关要求。试件包的构成方式与ISO/CD 834-10一致, 在保证对应的截面系数基本一致的情况下, 钢材的规格型号选择依据国内的钢材 (详见中国建筑工业出版社《钢结构设计手册》 (第三版) ) , 截面系数计算方法参考英国ASFP黄皮书。

(4) 测量装置应用。ISO/CD 834-10中规定炉内温度采用板式热电偶来测定, 由于我国没有板式热电偶的有关规定及产品, 故在满足有关技术参数要求保证测温准确可靠的情况下采用国产热电偶, 详见标准GB/T16839.1《热电偶第一部分:分度表》的有关规定。

(5) 试验过程控制。对承重梁而言, 在整个试验过程中承受恒定的荷载, 直到变形达到规定限值时卸去荷载, 试验继续进行;对承重柱而言, 在整个试验过程中承受恒定的荷载, 直至轴向收缩或轴向收缩率达到规定限值时卸去荷载;持续试验直到试验中所有构件上记录的平均温度/单点温度超过规定的临界温度时, 和试验时间超过所希望的最大耐火时间时方可结束;否则试验结束的时间取决于当满足一条或更多GB/T 9978.1-2008规定的产生停止试验理由时。整个试验过程应连续监控和记录有关数据和现象。

(6) 耐火极限的判定条件。钢材临界温度的规定各国有所不同, 本研究规定来源于GB 14907-2002、GA/T110-1995中对钢材临界温度的规定 (平均温度538℃, 单点温度649℃) , 其他判定条件 (承重构件的变形及变形速率) 依据GB/T 9978.1-2008的规定而确定。

(7) 试验的有效性。为使数据或结果对评估工作有效, 必须保证试验的有效性;为此提出对承重梁、非承重梁、承重柱、非承重长柱、非承重短柱在不同的试件系列中对自身温度的一致性要求, 以及对非承重短柱组中温度一致性的试件数量要求, 保证试验结果的可靠性。

1.8 试验数据的调整

有关试验数据修正及粘附性修正系数的计算过程参考了ISO/CD 834-11 (2003) 5.2~5.5的内容。如图1、图2所示。

1.9 评估程序

4种评估方法的计算流程参考了ISO/CD 834-11 (2003) 、DD ENV 13381-4 (2002) 和英国ASFP黄皮书 (第三版:2004年) 的有关内容, 如图3所示。

1.1 0 防火保护系统耐火性能评估的一致性控制方法

为了企业产品自检、产品一致性控制、工程验收的方便快捷本次研究制定了一致性控制方法, 使有关数据可与评估报告的结果相比较, 确定评估报告是否能持续使用, 是国外评估/认证机构通行的质量或性能跟踪惯例。这是根据许多企业反映、工程实际需要、国外参照系的运行模式而增加的内容。

2 主要实验、验证结果及分析

在已送审的评估方法标准基础上依据GBXXXX-XXXX《钢结构构件防火保护系统评估方法》 (报批稿初稿) 选择三类产品 (非膨胀厚型钢结构防火涂料、膨胀型钢结构防火涂料、无机防火保护板) 进行验证试验, 并按相应的评估方法进行评估, 部分数据如表1~表6所示。

利用试验数据进行评估分析, 得出如下结论:

(1) 研究的试验方法具有可操作性, 试验数据符合标准规定的可接受性和有效性原则;

(2) 相同防火保护材料进行耐火试验得出的数据, 采用相适应的不同评估方法进行评估得出的数据是基本一致的;同类保护材料与国外评估机构 (BRE、WFRC) 所得的评估结果基本一致;

(3) 评估结果符合以下规律:在其他情况一致的情况下, 随着防火保护材料厚度增加, 到达设计温度的时间增加;随着截面系数增大, 到达设计温度的时间减少;临界温度越宽, 达到相同耐火极限所需保护层厚度越小;

(4) 评估结果符合本研究技术内容规定的以下适用性限制要求:试验时保护层厚度、截面系数、临界温度、试验得出的最大时间及相应的扩展范围。

3 贯彻和使用标准的建议

(1) 企业按规定程序获得型式认可证书 (包括型式检验报告) 并得到保持, 产品可进入市场销售;

(2) 企业根据产品自身的情况 (施工工艺、养护条件、厚度使用极限、防锈处理、干湿涂覆比、应用时的湿度等) 另外进行一系列耐火试验 (试件包由截面大与小、承重与非承重、长与短、测温度与测变形兼顾不同的截面系数而组成) , 得出规定截面特性、已知保护层厚度在不同临界温度下试件所对应的耐火时间的一系列数据;

(3) 由法定的/或国家授权的评估机构根据第2节所得数据和企业提供的相关信息按本标准规定的相应方法进行评估, 得出不同截面特性、不同保护层厚度、不同规格形状的试件所对应的耐火极限的一系列数据清单, 给出评估报告 (含限制性条件) ;

注:“—”表示不在本次评估范围。评估方法:多元线性回归分析法、以热导率为基础的微分方程法

注:“—”表示无此项要求

注:“—”表示无此项要求

注:“—”表示不在本次评估范围。评估方法:作图法、以有效热导率为基础的微分方程法

注:“—”表示无此项要求

注:“—”表示不在本次评估范围。防火保护板产品厚度序列:6、9、12、15、18、20、21、24mm为成型板材, 25~40mm可按1mm间隔定型制作, 故评估列表中的数据之间有间断表达情况。评估方法:作图法、以热导率为基础的微分方程法

(4) 工程招投标时在投标文件中规定必须具备相应产品的型式认可证书、型式检验报告、评估报告, 缺一不可, 并把评估报告作为编制工程预算的基础素材之一;

(5) 根据规范规定的建筑构件耐火极限和产品的耐火性能评估报告确定出 (必要时在允许情况下采用插入法计算出) 每个构件的涂层厚度, 作为施工的最小厚度, 以此为验收依据;

(6) 防火保护二次设计方案中应有清单说明构件编号、每个构件截面规格、耐火极限要求、所需涂层厚度、施工工艺、养护条件、干湿涂覆比及其他必要的信息;

(7) 应有措施保证评估报告的有效性和合理性, 如质量跟踪/监督抽查;

(8) 必要时在工程中取样针对验收数据作验证实验。

参考文献

[1]GB/T9978.1-2008-2008, 建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求[S].

[2]GB 14907-2002, 钢结构防火涂料[S].

[3]GB/T 16839.1-1997, 热电偶第一部分:分度表[S].

[4]GB50016-2006, 建筑设计防火规范[S].

[5]GB50045-95 (2005) , 高层民用建筑设计防火规范[S].

[6]GA/T 110-1995, 构件用防火喷涂材料性能试验方法[S].

[7]CECS200:2006, 建筑钢结构防火技术规范[S].

[8]Committees ISO/TC92, Fire Safety, Technical Subcommittee SC2, ISO/CD834-10:Fire-resistance tests-Elements of building construction-Part 10:Test method to determine the contribution of fire protection systems applied to structural steel members (fire testing for subsequent assessment) :the International Organization for Standardization Switzerland 2001[S].

[9]Committees ISO/TC92, Fire Safety, Technical Subcommittee SC2, ISO/CD 834-11, Fire resistance tests-Elements of building constructionPart 11:Assessment method to determine the contribution of fire protection systems applied to structural steel members[S].

[10]DD ENV 13381-4 (2002) :Method of testing and assessment for fire protection system applied to structural steel members[S].

3.建筑构件耐火性能研究 篇三

，

时，耐火极限1.5h、达不到《建筑设计防火规范分规定的一、二级耐火等级建筑物的要求，因此要进行处理。常用两种方法:一是加厚保护层。试验表明，楼板的耐火极限随保护层加厚而增加用预应力混凝土防火隔热涂料处理日前广泛应用的有106和TA预应力混凝土楼板防火隔热涂料表面喷涂5mm厚的106预应力混凝土楼板防火隔热涂料层和8m.厚的TA预应力混凝土楼板防火隔热涂料层时，其耐火极限可分别由0.5h以下提高到1.8h和1.6h以上.