1、第第7章章 建筑構件的耐火試驗建筑構件的耐火試驗2011.3西安科技大學安全教研室李莉27.1 建筑構件的燃燒性能建筑構件的燃燒性能建筑構件的耐火性能包括兩部分內容：組成構建材料的燃燒性能和構件的耐火極限。 建筑構件按其燃燒性能分為四大類：建筑構件按其燃燒性能分為四大類： 一、不燃燒體不燃燒體：用不燃材料制成的構件。不燃材料不燃材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時不起火、不微燃不炭化的材料。如磚、石、鋼材、砼(混凝土）等。二、難燃燒體難燃燒體：用難燃性材料做成的構件或用燃燒性材料做成而用不燃燒材料做保護層的構件。 難燃性材料難燃性材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、難炭化，當火源移

2、走后燃燒或微燃立即停止的材料。如經過阻燃處理的木材、瀝青砼、水泥刨花板等。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉3三、可燃燒體可燃燒體：用燃燒材料做成的構件。 可燃燒性材料可燃燒性材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時立即起火或微燃，且火源移走后仍繼續燃燒或微燃的材料。如木材。四四、易燃燒體易燃燒體：用易燃燒材料做成的構件。易燃燒材料易燃燒材料：凡達不到可燃性等級的材料均為易燃燒材料。如：油氈、裝飾用的錦緞等。2011.3西安科技大學安全教研室李莉47.2 建筑構件的耐火極限建筑構件的耐火極限 7.2.1 概述概述 1.定義:對任一建筑構件，按照時間溫度標準曲線進行耐火試驗，從受火作用時起，到構

3、件失去穩定性或完整性或絕熱性(隔火作用)時止，這段抵抗火的作用時間，稱為耐火極限，通常用小時（h）來表示。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉5 1)失去穩定性：構件在試驗中失去支持能力或抗變形能力。 （1）外觀判斷 （2）受力主筋溫度變化 Mn鋼510 2)失去完整性：分隔構件失去阻止火焰和高溫氣體穿透或阻止其背火面出現火焰的性能。 （出現穿透性裂縫或孔隙；在2-3cm處放一新鮮棉花墊10010020mm，停留時間10-30秒，發生炭化或燃燒） 3)失去絕熱性：指分隔構件失去隔絕過量熱傳導的性能。 背火面測平均溫度超過初始溫度140或任一測點溫度超過初始溫度180 或任一測點溫度達到22

4、0 。2011.3西安科技大學安全教研室李莉6 2.耐火極限的判定 分隔構件：失去完整性或絕熱性 承重構件：失去穩定性 承重分隔構件：由穩定性、完整性、絕熱性三個條件控制 3.建筑構件耐火極限的意義 為正確制定和貫徹建筑防火法規提供科學依據。 為提高建筑結構耐火性能和建筑物的耐火等級。降低防火投資，減少火災損失提供技術措施。 為火災燒損后建筑結構的加固工作提供依據。 是衡量建筑物耐火等級的主要指標。2011.3西安科技大學安全教研室李莉77.2.2 建筑構件的耐火試驗條件建筑構件的耐火試驗條件 建筑構件耐火試驗方法GB/T 99782008 代替GB/T 99781999 標準耐火試驗必須遵循

5、的升溫條件、壓力條件、約束條件、受火條件和試件要求等。 1.升溫條件升溫條件 標準時間標準時間溫度曲線（標準火災升溫曲線）溫度曲線（標準火災升溫曲線）室內火災發展過程分為三個階段： OA火災初起階段 AC火災發展階段 C點以后火災熄滅階段 2011.3西安科技大學安全教研室李莉8在實際的火災中，每一起火災的時間-溫度曲線是各不相同的，但為了對建筑構件進行耐火實驗，進而對其耐火極限進行度量，必須人為規定一種能反映、模擬一般火災規律的標準溫升條件，把它繪制成曲線就稱為時間-溫度標準曲線。 時間-溫度標準曲線是指按特定的加溫方法，在標準的實驗室條件下，所表示的現場火災發展情況的一條理想化了的試驗曲線

6、。該曲線以被國際標準化組織采納，目的是為了對建筑構件的極限耐火時間有一個統一的檢驗標準。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉9 規定的熱電偶測得爐內平均溫度，按以下關系式（見圖7.1）對其進行監測和控制：) 18lg(3450tTT其中 t試驗加熱時間，min Tt時刻爐內溫度， T0爐內初始溫度，,應在540范圍內。2011.3西安科技大學安全教研室李莉10圖7.1 標準時間-溫度曲線2011.3西安科技大學安全教研室李莉11 （二）壓力條件：(正壓操作) 1.一般要求保證沿爐內高度處每米的壓力梯度值為8Pa。試驗開始5min后壓力值為（155）Pa，10min后壓力值為（173）Pa。

7、 2.垂直構件試驗爐運行時，應控制試件底面以下100 mm處的水平面或者檢測梁時在吊頂水平底面以下10mm處的爐內壓力值為20Pa。 （三）加載條件： 1、荷載的量值：試驗荷載設計荷載工作荷載 2、加載的型式（1）墻：垂直加載（2）樓板和屋面板：均布加載（3）梁：垂直加載在總長度1/8，3/8，5/8，7/8四處加載（4）柱：垂直加載2011.3西安科技大學安全教研室李莉12 （四）構件的約束及邊界條件 反映構件實際使用中的情況 （五）受火條件 墻壁、隔板、門窗一面受火 樓板、屋面板、吊頂下面受火 橫梁兩側和底面共三面受火 柱子所有垂直面受火 （六）試件要求 1、結構：試件的制作與安裝應反映構

8、件在實際中的使用情況 2、尺寸：應與實際尺寸相同，當構件尺寸試驗爐所容納尺寸，應不得小于下述規定： 墻：3m高3m寬；梁：4m跨度；柱：3m高 樓板及屋面板：四面支承，4m長3m寬2011.3西安科技大學安全教研室李莉137.2.3 耐火極限的判定條件耐火極限的判定條件 （一）（一）失去穩定性失去穩定性 構件在試驗過程中失去支持能力或抗變形能力。此條件主要針對承重構件。 （1）外觀判斷：如墻發生垮塌；梁板變形大于L/20（L為試件跨度）； 柱發生垮塌或軸向變形大于h/100（mm）或軸向壓縮變形速度超過3h/1000（mm/min）（h為試件在載爐內的受火高度）； （2）受力主筋溫度變化：16

9、Mn鋼，510。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉14 （二）失去完整性適用于分隔構件，如樓板、隔墻等。失去完整性的標志：出現穿透性裂縫或穿火的孔隙。 （三）失去絕熱性 適用于分隔構件，如墻、樓板等。 失去絕熱性的標志：下列兩個條件之一 試件背火面測溫點平均溫升達140； 試件背火面測溫點任一點溫升達180. 2011.3西安科技大學安全教研室李莉15 建筑構件耐火極限的三個判定條件，實際應用時建筑構件耐火極限的三個判定條件，實際應用時要具體問題具體分析：要具體問題具體分析： （1）分隔構件（隔墻、吊頂、門窗）：失去完整性或絕熱性； （2）承重構件（梁、柱、屋架）：失去穩定性； （3）承

10、重分隔構件（承重墻、樓板）：失去穩定性或完整性或絕熱性。2011.3西安科技大學安全教研室李莉16 影響耐火極限的因素影響耐火極限的因素 （1）材料的燃燒性能。材料的燃燒性能好，構件耐火極限就低。 （2）構件的截面尺寸。構件的截面尺寸大，構件的耐火極限就高。 （3）保護層的厚度。構件的保護層厚度大，構件的耐火極限就高。2011.3西安科技大學安全教研室李莉177.2.4 耐火極限試驗裝置耐火極限試驗裝置（一）燃燒試驗爐1、墻爐：適用于各類墻體、門窗的耐火試驗, 3.06m1.26m3.05m2、梁板爐：適用于樓板、屋面板、梁、吊頂的耐火試驗3.6m4.6m2.46m3、柱爐（天津與加拿大共同開

11、發的項目）（1）燃燒爐特點：2.6m2.6m(3-4.2)m1）爐體：采用工業爐A型結構：即232mm粘土質耐火磚耐火層116mm厚硅藻土磚保溫層10mm厚硅酸鋁耐火纖維氈隔熱層5mm厚鋼板外殼，內襯50mm厚耐高溫耐火纖維材料，試驗6h 爐殼升溫只有12C。2）燃燒室內：每面墻設4個噴嘴，使爐溫均勻性好，左右分設煙道，每條5個排煙口，并設觀察孔，測溫孔。3）采用可升降的輕質爐頂，擴大試驗范圍。4）爐體前面采用插板吊裝爐門。2011.3西安科技大學安全教研室李莉18 （2）試驗范圍 1）種類：鋼柱、鋼砼柱、偏心柱 2）約束情況 （3）加載系統 加載能力：軸向荷載、偏心荷載 加載方式：液壓系統2

12、011.3西安科技大學安全教研室李莉19 （二）燃燒系統 1、燃料的選擇：天然氣、煤氣、輕柴油 2、噴嘴設置：小而多 3、爐溫控制 （1）增減燃燒噴嘴的數量 （2）調整噴嘴的油壓及風壓 （3）調整煙道閘板的位置2011.3西安科技大學安全教研室李莉20 （三）加載設備 可模擬均布荷載、集中荷載、軸心荷載、偏心荷載。在試驗前一次加足，試驗中保持其大小及方向不變。 1、試驗荷載：應按國家有關設計規范來確定，或有關設計單位提供的技術數據來確定。 2、加載型式主要包括 墻垂直加載，沿整個寬度通過加載梁加載； 樓板和屋面板均布加載； 梁垂直加載，折算成集中荷載； 柱垂直加載，分軸壓、偏心兩種情況。 3、

13、加載設備：液壓方式、機械方式或重質塊。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉21 （四）測溫儀器 1、爐內溫度測量：絲徑為0.75-1.0mm熱電偶和記錄儀 2、試件背火面溫度測量：絲徑為0.5mm的熱電偶與銅片焊接，并用石棉墊覆蓋。 3、試件內部溫度測量：把熱電偶預埋在構件內。 （五）壓力、變形測試系統 1、爐內應保持正壓 2、水平構件需測撓度2011.3西安科技大學安全教研室李莉227.2.5 建筑構件的耐火試驗過程建筑構件的耐火試驗過程 （一）試件設計、安裝及加荷 （二）試驗的開始和結束 （三）測量與觀察 1、測量的次數 2、熱電偶布置 3、試件變形測量 4、試件完整性測量 5、荷載測

14、量及其它觀測 （四）試驗報告2011.3西安科技大學安全教研室李莉23建筑中的燃燒試驗2011.3西安科技大學安全教研室李莉24墻墻 爐爐2011.3西安科技大學安全教研室李莉25 防防 火火 門門 試試 驗驗2011.3西安科技大學安全教研室李莉26試驗爐右試驗爐右2011.3西安科技大學安全教研室李莉27試驗爐左試驗爐左2011.3西安科技大學安全教研室李莉28試驗結束后的防火門試驗結束后的防火門2011.3西安科技大學安全教研室李莉292011.3西安科技大學安全教研室李莉30柱 爐2011.3西安科技大學安全教研室李莉31控控 制制 室室2011.3西安科技大學安全教研室李莉327.3

15、 常用建筑構件的耐火極限常用建筑構件的耐火極限一、墻的耐火極限一、墻的耐火極限 1、普通粘土磚墻、鋼砼墻的耐火極限：、普通粘土磚墻、鋼砼墻的耐火極限： 大量試驗證明，耐火極限與厚度成正比。 厚度（mm）120180240370耐火極限（h）2.503.505.5010.502011.3西安科技大學安全教研室李莉33 2、加氣砼墻的耐火極限、加氣砼墻的耐火極限 耐火極限與厚度也基本是成正比。如加氣砼砌塊墻（非承重墻） 加氣混凝土是以硅質材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質材料（石灰、水泥）為主要原料，摻加發氣劑（鋁粉），經加水攪拌，由化學反應形成孔隙，通過澆注成型、預養切割、蒸壓養護等工藝過程制

16、成的多孔硅酸鹽制品。厚度（mm）75100200耐火極限（h）2.506.008.002011.3西安科技大學安全教研室李莉34 3、輕質隔墻、輕質隔墻 木龍骨鋼絲網抹灰：0.85h 石膏板：0.30h 水泥刨花板：0.30h 板條抹灰：0.85h 鋼龍骨單層石膏板 ：1.00h 雙層石膏板：1.00h以上 2011.3西安科技大學安全教研室李莉35 4、金屬墻板的耐火極限、金屬墻板的耐火極限 采用鋁、鋼、鋁合金等薄板作兩面，中間或是空氣層或填礦棉、巖棉等隔熱材料，耐火極限可達1.502.00h。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉36二、柱的耐火極限二、柱的耐火極限 1、鋼砼柱的耐火極限

17、、鋼砼柱的耐火極限 在通常情況下隨柱截面增大而增大。如C20砼柱： 截面積（mmmm)耐火極限（h）2002001.40h3003003.00h3703705.00hn2、鋼柱的耐火極限：、鋼柱的耐火極限：0.25h 2011.3西安科技大學安全教研室李莉37三、梁的耐火極限三、梁的耐火極限 1、鋼砼梁的耐火極限：鋼砼梁的耐火極限：主要取決于主筋保護層的厚度。 如非預應力鋼砼簡支梁： 保護層厚度（mm）10202530耐火極限（h）1.201.752.002.302、無保護鋼梁耐火極限無保護鋼梁耐火極限：0.25h。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉38四、樓板的耐火極限四、樓板的耐火極

18、限 簡支鋼砼圓孔空心板簡支鋼砼圓孔空心板保護層厚度（mm）102030耐火極限（h）0.91.251.50 預應力鋼砼圓孔空心板預應力鋼砼圓孔空心板 保護層厚度（mm） 102030耐火極限（h）0.40.70.852011.3西安科技大學安全教研室李莉39五、吊頂的耐火極限五、吊頂的耐火極限 木吊頂擱柵鋼絲網抹灰：0.25h 板條抹灰：0.25h 紙面石膏板：0.25h 鋼絲網抹灰：0.25h 雙層石膏板：0.30h 鋼吊頂擱柵石棉板：0.85h 2011.3西安科技大學安全教研室李莉40六、屋頂承重構件六、屋頂承重構件屋架屋架 無保護鋼屋架無保護鋼屋架的耐火極限為0 .25h； 鋼砼屋架鋼

19、砼屋架的耐火極限主要取決于保護層厚度，一般保護層厚度為2530mm，耐火極限為1.501.70h。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉417.4 影響構件耐火極限的因素及提高構件耐火影響構件耐火極限的因素及提高構件耐火極限的措施極限的措施 一、影響構件耐火極限的因素一、影響構件耐火極限的因素 （一）完整性 1、砼的含水量 2、構件的接縫或填縫材料 （二）絕熱性 1、材料的導溫系數 2、構件的厚度 2011.3西安科技大學安全教研室李莉42 （三）穩定性 （1）材料的燃燒性能。 （2）有效荷載量值。 （3）實際材料強度。 （4）鋼筋混凝土梁支座截面優于跨中截面。 （5）鋼筋混凝土T形梁、十字

20、形梁、花藍形梁優于矩形梁。 （6）鋼筋混凝土梁雙排配筋優于單排配筋，二級鋼優于一級鋼。 2011.3西安科技大學安全教研室李莉43 （7）連續梁優于簡支梁。 （8）鋼筋混凝土軸心受壓柱優于小偏心受壓柱，小偏心受壓柱優于大偏心受壓柱。 （9）鋼筋混凝土偏心受壓構件受拉邊受到保護時優于受壓邊受到保護時。 （10）鋼筋混凝土矩形柱優于T形柱、L形柱、工形柱、十字形柱。 （11）靠墻柱優于四面受火柱。 （12）截面（寬度）較大者優于較小者。 （13）鋼筋混凝土構件配筋率低者優于配筋率高者。 （14）表面抹灰者優于未抹灰者。 （15）主筋保護層厚度大者優于保護層厚度小者。 2011.3西安科技大學安全教

21、研室李莉44二、提高構件耐火極限的措施二、提高構件耐火極限的措施 1、處理好構件接縫構造，防止發生穿透性裂縫。 2、使用導熱系數較低的材料，或加大構件厚度以提高其絕熱性。 3、使用非燃材料。 4、采用T形、花藍形和十字形截面梁。 5、改多跨簡支梁為連續梁。 6、適當加大主筋保護層厚度。 7、采用低合金鋼。2011.3西安科技大學安全教研室李莉45 8、改配較細的鋼筋，雙排配置，并把較粗的鋼筋配于截面中部和上層，較細的鋼筋配于截面角部和下層。 9、增大截面，主要增大截面寬度，降低配筋率。 10、構件表面抹灰并驗收厚度。 11、可能時在柱側面布置墻體以屏蔽熱量。 12、采用截面長高比接近的矩形。

22、13、軸心受壓和小偏心受壓柱提高混凝土強度等級。 14、可能時減小柱偏心距。2011.3西安科技大學安全教研室李莉46作業 1、鋼材為不燃材料，為什么鋼結構在受火后約15分鐘出現變形和倒塌現象？ 2、混凝土爆裂的原因是什么？防止爆裂有哪些方法？ 3、影響耐火極限的因素有哪些？提高構件耐火極限的措施有哪些？2011.3西安科技大學安全教研室李莉47 加氣混凝土的概念加氣混凝土的概念加氣混凝土是以硅質材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質材料（石灰、水泥）為主要原料，摻加發氣劑（鋁粉），通過配料、攪拌、澆注、預養、切割、蒸壓、養護等工藝過程制成的輕質多孔硅酸鹽制品。 因其經發氣后含有大量均勻而細小的氣孔，故名加氣混凝土。英文：A