建筑構(gòu)件的耐火極限

關(guān)鍵詞：建筑；  構(gòu)件；  耐火極限

目前，作為指導(dǎo)我國(guó)建筑防火設(shè)計(jì)的兩本主要規(guī)范是《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（+,-.!/01*）（簡(jiǎn)稱(chēng)建規(guī)）和《高層建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（+,)%%#)23)）（簡(jiǎn)稱(chēng)高規(guī)），這兩本規(guī)范在執(zhí)行過(guò)程中也經(jīng)過(guò)數(shù)次的修訂，以適應(yīng)并滿(mǎn)足不斷發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題與市場(chǎng)發(fā)展的需求。但無(wú)論是《建規(guī)》還是《高規(guī)》對(duì)建筑物的耐火等級(jí)及建筑構(gòu)件耐火極限的要求一直以來(lái)并未有過(guò)多的變化，它是一種按火災(zāi)統(tǒng)計(jì)而形成的一種預(yù)測(cè)式的要求，也即根據(jù)大多數(shù)火災(zāi)持續(xù)時(shí)間在!4到(4之間這樣一個(gè)概念并按照構(gòu)件在建筑中所起的作用而確定的。

建筑物耐火等級(jí)的劃分是按建筑物的使用性質(zhì)、體形情況、防火間距等諸多方面的因素而確定的，以多層民用建筑為例，其耐火等級(jí)分為四級(jí)，不同耐火等級(jí)的建筑物中建筑構(gòu)件的耐火極限及其燃燒性能的要求亦不相同。在確定耐火極限時(shí)，是依據(jù)柱、梁、樓板、墻這樣一個(gè)構(gòu)件重要性先后次序，首先以板為基準(zhǔn)確定耐火極限，梁和柱則在此基礎(chǔ)上分別增加%’)4和!4，這主要是從保證疏散、撲救、財(cái)產(chǎn)安全這樣一個(gè)救災(zāi)程序出發(fā)并依據(jù)構(gòu)件可能的耐火性能制定的。但作為防火墻，由于它的設(shè)立可以很好的阻止火災(zāi)的蔓延，而且在實(shí)際火災(zāi)中它的存在與合理使用，確實(shí)發(fā)揮了相當(dāng)理想的阻火作用，因此防火墻的耐火時(shí)間相應(yīng)提高，以保證一般火災(zāi)情況下阻止火災(zāi)蔓延的效用。所謂建筑構(gòu)件的耐火極限是指按標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間—溫度曲線(xiàn)（圖!）進(jìn)行耐火試驗(yàn)，從構(gòu)件受到火的作用起，到失去支持能力或完整性或隔熱性為止的這段時(shí)間。準(zhǔn)確的說(shuō)，規(guī)范中給出的耐火極限值，應(yīng)該說(shuō)是耐火極限標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值，它只是特定條件下的耐火極限。

標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間—溫度曲線(xiàn)最早由英國(guó)提出，后成為國(guó)際上通用的標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)的升溫條件。它是為了方便按統(tǒng)一方法試驗(yàn)而根據(jù)數(shù)據(jù)積累給出的火災(zāi)在爆燃后的一種理想狀態(tài)下的溫度與時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)，在實(shí)際火災(zāi)中，火災(zāi)條件千差萬(wàn)別，它會(huì)因?yàn)榭扇嘉锏姆N類(lèi)及數(shù)量的不同而使火災(zāi)升溫與延燒時(shí)間有所不同。我國(guó)自!311年起采用5671&#的建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法，并根據(jù)我國(guó)的實(shí)際情況制定了《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》（!"#$$%&’&&），現(xiàn)已修訂為（!"()*++,&’-+++）版。目前，我國(guó)在天津、四川、北京等地分別建有大型耐火性能試驗(yàn)室，可以進(jìn)行各類(lèi)構(gòu)件的耐火性能試驗(yàn)，為產(chǎn)品及建筑工程質(zhì)量監(jiān)督提供了符合國(guó)家，甚至國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的耐火性能試驗(yàn)設(shè)備。耐火性能試驗(yàn)是一種破壞性的準(zhǔn)足尺試驗(yàn)，按照該試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的要求，在進(jìn)行建筑構(gòu)件耐火性能試驗(yàn)時(shí)，要求應(yīng)按構(gòu)件的實(shí)際尺寸進(jìn)行，但考慮到試驗(yàn)設(shè)備的局限，規(guī)定了一個(gè)最小尺寸，例如當(dāng)墻體面積超過(guò)./!./時(shí)，試件不得小于./!./，若梁凈跨大于0/時(shí)，試件凈跨不得小于0/等。由于實(shí)際火災(zāi)中試件受火條件的不同，一般規(guī)定，柱子、電纜橋架、配電用母線(xiàn)槽等為四面受火，梁為三面受火，而樓板、吊頂、墻板等則為一面受火。構(gòu)件的耐火極限試驗(yàn)是在一種可以按照標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線(xiàn)升溫的模擬火災(zāi)條件的試驗(yàn)裝置中進(jìn)行的，一般采用燃?xì)饣蜉p柴油作為熱源。試驗(yàn)時(shí)要求火焰不得直接作用在構(gòu)件上，爐溫的測(cè)量點(diǎn)應(yīng)與試件保持一定的距離。可以說(shuō)這種試驗(yàn)是一種大型的破壞性構(gòu)件試驗(yàn)，對(duì)于承重構(gòu)件在受火的同時(shí)還應(yīng)按照構(gòu)件設(shè)計(jì)荷載的要求施加相應(yīng)的載荷。由于邊界條件的模擬較為困難，一般只進(jìn)行簡(jiǎn)支構(gòu)件的測(cè)試。而我們?cè)谝?guī)范附錄中看到的構(gòu)件的耐火極限值，一般也均以這類(lèi)構(gòu)件的試驗(yàn)結(jié)果作為參考。

構(gòu)件耐火極限試驗(yàn)有三個(gè)判定條件：

完整性———棉墊試驗(yàn)（注-）時(shí)棉墊被點(diǎn)燃或背火面竄火達(dá)-12以上時(shí)；或當(dāng)試件背火面出現(xiàn)貫通至試驗(yàn)爐內(nèi)的裂縫，直徑3//的探棒可以穿過(guò)裂縫進(jìn)入爐內(nèi)且探棒可以沿裂度方向移動(dòng)不小于-41//，或直徑54//的探棒可以穿過(guò)裂縫進(jìn)入爐內(nèi)時(shí)，則認(rèn)為試件失去完整性。

注-：當(dāng)試件有火焰和氣體在孔洞或其他空隙出現(xiàn)時(shí)，要使用放在棉墊試驗(yàn)架上的-11//!-11//!.1//（厚）的重量在."06的新的、未染色的棉纖維進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)間在-1"712。

隔熱性———試件背火面平均溫升超過(guò)試件表面初始平均溫度-01#或背火面上任何一點(diǎn)的溫升超過(guò)該點(diǎn)初始溫度-&1#時(shí)，則認(rèn)為試件失去隔熱性。

穩(wěn)定性———梁板構(gòu)件的最大撓度、柱構(gòu)件的軸向變形、柱構(gòu)件的軸向變形速率超過(guò)如下規(guī)定值時(shí)，則表明試件失去穩(wěn)定性：梁或板構(gòu)件的最大撓度超過(guò)!85（1//），!為試件計(jì)算跨度；柱構(gòu)件軸向變形大于"8-119//:，或軸向變形速率大于."8-1119//8/;<:，"為柱構(gòu)件在加載后，耐火試驗(yàn)前的初始受火高度。在試驗(yàn)過(guò)程中任何試件均不應(yīng)發(fā)生垮塌，否則視為喪失完整性或穩(wěn)定性。

不同的構(gòu)件根據(jù)其性質(zhì)及使用部位的不同會(huì)有不同組合條件的要求。建筑物構(gòu)件除了規(guī)定了它的耐火極限外，同時(shí)也對(duì)它的燃燒性能作了規(guī)定。所謂燃燒性能是指建筑構(gòu)件所用材料按照《建筑材料燃燒性能分級(jí)方法》（!"&350’-++,*）試驗(yàn)后所確定的燃燒等級(jí)，即非燃燒體（=級(jí)）、難燃燒體（"-級(jí)）、可燃燒體（"5級(jí)）及易燃燒體（>級(jí)）。作為主要的建筑構(gòu)件一般情況下應(yīng)為非燃燒體或難燃燒體，以確保建筑構(gòu)件自身的抗火作用。但并不是說(shuō)非燃燒體就具有了足夠的耐火能力，比如鋼材，它雖為非燃燒體，但它的耐高溫性能以及隔熱性能均很差，因此對(duì)于這類(lèi)構(gòu)件還需要借助于其它保護(hù)措施來(lái)提高其耐火能力，以使構(gòu)件達(dá)到設(shè)計(jì)要求的耐火極限標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值。目前越來(lái)越多的傳統(tǒng)建筑材料，如紅機(jī)磚等被新型的環(huán)�；蚱渌�材料代替，有些替代材料由于其導(dǎo)熱系數(shù)提高，隔熱性能降低，因此在耐火隔熱性上往往也達(dá)不到規(guī)范規(guī)定的相應(yīng)要求；而有些新型材料由于使用有機(jī)材料，而使其燃燒性能大打折扣，一旦發(fā)生火災(zāi)，其產(chǎn)生的煙氣往往很大，其雖滿(mǎn)足隔熱性、完整性的耐火性能，但確不能滿(mǎn)足燃燒性能的要求，因此在使用中對(duì)所用構(gòu)件的燃燒性能及耐火性能應(yīng)作全面的了解。

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