建筑结构耐火性能分析示范文本

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混凝土结构的耐火性能分析与测试

混凝土结构的耐火性能分析与测试

混凝土结构的耐火性能分析与测试混凝土作为一种常见的建筑材料,其广泛应用的原因之一就是其优异的耐火性能。

混凝土结构在火灾中能够长时间保持其力学性能,为火灾事故的控制和扑灭提供了宝贵的时间。

然而,由于火灾环境的极端性质,混凝土结构在受火后可能会发生各种损坏,进而影响建筑物的结构完整性和安全性。

因此,对混凝土结构的耐火性能进行分析和测试是非常重要的。

一、混凝土结构的耐火性能分析混凝土结构的耐火性能分析可从以下几个方面进行考虑。

首先,混凝土的结构组成是影响其耐火性能的重要因素之一。

混凝土主要由骨料、胶凝材料和水泥浆胶等组成,其中骨料和水泥浆胶在高温环境下的性质不同,会对混凝土的耐火性能产生影响。

因此,通过分析和评估混凝土的结构组成可以预测其在火灾中的耐火性能。

其次,混凝土的厚度以及暴露时间也是影响其耐火性能的重要因素。

混凝土的厚度决定了其在受火后保护内部钢筋的时间,而暴露时间则决定了混凝土在火灾中的长期耐火性能。

因此,通过分析混凝土的厚度和暴露时间,可以对其在火灾中的行为和性能进行预测。

最后,混凝土的微观结构也会影响其耐火性能。

混凝土中的孔隙结构对热传导和热膨胀等性能起着重要的作用。

因此,通过分析混凝土的孔隙结构可以评估其在火灾中的热响应和耐火性能。

二、混凝土结构的耐火性能测试混凝土结构的耐火性能测试通常包括实验室试验和火灾模拟试验两种方法。

实验室试验主要通过加热混凝土试件,观察其在不同温度和时间条件下的性能变化来评估其耐火性能。

常用的试验方法包括热重分析、差热分析和细观结构分析等。

这些试验方法可以评估混凝土的热失重、热膨胀和热导率等性能指标,从而预测其在火灾中的行为和性能。

火灾模拟试验是通过模拟真实火灾环境,在实际建筑物上进行试验来评估混凝土结构的耐火性能。

这种试验方法可以更真实地模拟火灾时的温度变化、火焰冲击和结构损伤等情况,从而更准确地评估混凝土的耐火性能。

然而,由于试验条件的复杂性和成本的高昂性,火灾模拟试验在实际应用中较少使用。

结构抗火设计范文

结构抗火设计范文

结构抗火设计范文一、结构抗火设计的概念和原则1.设计合理性:结构抗火设计应与建筑物的功能和用途相匹配,保证结构在火灾发生时能够提供足够的抗火能力,并满足相应的防火要求。

2.材料的选择:抗火材料的选择应符合建筑物的防火要求,具有较好的抗火性能,如防火板、防火涂料、防火玻璃等。

3.系统的完整性:结构抗火设计要考虑建筑物各部分的相互关联,形成完整的抗火系统。

包括结构的防火隔离、防火分区、防火墙等。

4.防火材料的保护:结构抗火设计要保证防火材料能够有效地阻止火灾的传播,避免火焰和烟雾对结构造成的破坏。

二、抗火材料的选择和使用抗火材料的选择和使用是结构抗火设计的重要环节。

常用的抗火材料包括耐火材料、防火板、防火涂料、防火玻璃等。

下面介绍一些常用的抗火材料及其使用要点:1.耐火材料:耐火材料主要用于加强结构构件的防火能力,一般采用耐高温的混凝土、钢筋混凝土、耐火砖等。

2.防火板:防火板具有优异的热阻和隔热性能,可以有效地阻止火灾的传播。

在结构抗火设计中,可采用防火板对梁、柱等结构构件进行覆盖和保护。

3.防火涂料:防火涂料是一种表面处理材料,可以提高结构构件的抗火能力。

防火涂料一般分为阻燃型和耐火型两种,根据具体的防火要求选择适当的涂料。

4.防火玻璃:防火玻璃具有优良的隔热和隔音性能,常用于分隔防火区域和逃生通道等关键位置。

三、抗火设计的要点抗火设计中需要注意以下几个要点:1.结构稳定性:在结构设计中,要考虑建筑物在火灾状况下的承载能力和稳定性。

一般采用构造退化方法,在结构设计中对结构材料和构件进行合理的退化处理。

2.隔热性能:结构抗火设计应注重改善建筑物的隔热性能,减少火灾热辐射对结构的影响。

可以通过采用隔热材料、采取隔热层等措施来提高建筑物的隔热性能。

3.防火分区:建筑物应根据功能和使用要求进行合理的防火分区,明确疏散通道和安全出口的位置和数量,确保人员的安全撤离。

4.烟雾控制:结构抗火设计要注意烟雾对人员疏散的影响。

建筑结构耐火性能分析正式样本

建筑结构耐火性能分析正式样本

文件编号:TP-AR-L3813In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives.(示范文本)编制:_______________审核:_______________单位:_______________建筑结构耐火性能分析正式样本建筑结构耐火性能分析正式样本使用注意:该解决方案资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。

材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。

本节介绍了主要的建筑结构形式以及各种建筑结构耐火性能的特点、影响建筑结构耐火性能的主要因素、火灾下建筑结构及构件极限状态的定义、建筑结构耐火时间计算模型的选取方法及计算步骤、钢结构和混凝土结构的耐火时间计算方法、整体结构耐火时间计算的方法和步骤等。

一、影响建筑结构耐火性能的因素(一)结构类型1.钢结构钢结构是由钢材制作结构,包括钢框架结构、钢网架结构和钢网壳结构、大跨交叉梁系结构。

钢结构具有施工机械化程度高、抗震性能好等优点,但钢结构的最大缺点是耐火性能较差,需要采取涂覆钢结构防火涂料等防火措施才能耐受一定规模的火灾。

在高大空间等钢结构建筑中,在进行钢结构耐火性能分析的基础上,如果火灾下钢结构周围的温度较低,并能保持结构安全时,钢结构可不必采取防火措施。

2.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是在混凝土配置钢筋形成的结构,混凝土主要承受压力,钢筋主要承受拉力,二者共同承担荷载。

当建筑结构耐火重要性较高,火灾荷载较大、人员密度较大或建筑结构受力复杂的场合时,钢筋混凝土结构的耐火能力也可能不满足要求。

建筑结构的耐火特性和建筑防火和抗火设计

建筑结构的耐火特性和建筑防火和抗火设计

3.高层建筑物的防火间距
防火分区与防火分隔物设计
当建筑物占地面积或建筑面积过大时,如发生火灾,火场面 积可能蔓延过大。所以,应把整个建筑物用防火分隔物进行分区, 使之成为面积较小的若干个防火单元。如果某一分区失火,防火 分隔物将阻滞火势不会蔓延到相邻分区,控制了火势发展,减小 了成灾面积,即可减少损失,又能便于扑救。 用于划分防火分区的分隔物,在平面上重要依靠防火墙,也 可利用防火水幕带或防火卷帘加水幕,在竖向则依靠耐火楼板(主 要是钢筋混凝土楼板)。
影响构件耐火极限的因素及提高耐火极限的措施
1.影响构件耐火极限的因素
(1) 完整性。根据试验结果,凡易发生爆裂、局部破坏穿洞,构件 接缝等都可能影响构件的完整性。 (2) 绝热性。影响构件绝热性的因素主要有两个:材料的导温系数 和构件厚度。材料导温系数越大,热量越易于传到背火面,所以绝 热性差;反之则好。当构件厚度较大时,背火面达到某一温度的时 间则长,故其绝热性好。 (3) 稳定性。凡影响构件高温承载力的因素都影响构件的稳定性。
1) 混凝土的高温性能 经凝结硬化的混凝土是非均质材料,其结构组成为水泥石、骨 料、水分,并有空隙和微裂缝。在高温作用下,混凝土逐渐脱水, 水泥石和骨料的变形有差异等原因,导致其物理力学性能如弹性模 量、抗拉和抗压强度会发生变化。
①高温对混凝土弹性模量的影响。 室内温度小于50℃时,混凝土的弹性模量基本没有变化,然 后随着温度的上升,混凝土的弹性模量逐渐降低,当达到800℃ 时,混凝土的弹性模量将只有常温时的5%左右。而火灾温度常常 高于800℃,这时由于混凝土结构弹性模量的急剧下降,可能导 致结构丧失整体稳定性并继而引起垮塌。 ②高温对混凝土强度的影响。
3)木材的高温性能 木材的明显缺点是容易燃烧,在火灾高温下的性能主要表现为 燃烧性能和发烟性能。 木材受热温度超过100℃以后,发生热分解,分解的产物有可 燃性气体和不燃性气体。在温度达到260℃左右,热分解进行的很 剧烈,如遇明火,便会被引燃。因此,在防火方面,将260℃作为 木材起火的危险温度。在加热温度达到400~460℃时,即使没有 火源,木材也会自行着火。 木材的燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧两个阶段。有焰燃烧是 木材所产生的可燃性气体着火燃烧,形成可见的火焰,因而是火势 蔓延的主要原因。无焰燃烧是木材热分解完后形成的木炭的燃烧, 它助长火焰燃烧的持久性,会导致火势持久。

装配式建筑材料的耐火性能分析

装配式建筑材料的耐火性能分析

装配式建筑材料的耐火性能分析在建筑行业中,装配式建筑材料越来越受到关注。

然而,对于这些材料的耐火性能却是一个很重要的考量因素。

本文将对装配式建筑材料的耐火性能进行分析,并探讨如何提高其耐火性能。

一、背景介绍现代社会对建筑安全性的要求日益增加,尤其是在发生火灾时,传统的砖混结构存在着较大的安全隐患。

因此,装配式建筑材料作为一种新型建筑材料,其耐火性能成为人们关注的焦点。

二、装配式建筑材料及其特点装配式建筑材料是指预制构件按照一定标准进行加工制造并运往现场进行装配组合的一种新型建筑技术。

与传统砖混结构相比,装配式建筑具有施工速度快、质量可控、适应性强等优势,并且更易于实现工厂化生产。

三、耐火性能测试方法1. 火焰试验:根据标准规范,在实验室中采用火焰对装配式建筑材料进行燃烧测试,通过观察燃烧情况和延烧时间来评估其耐火性能。

2. 断面观察:在火焰试验后,采用显微镜等设备观察装配式建筑材料的断面,了解其受到高温条件下的变化和损坏程度。

3. 力学性能测试:通过压力、拉伸等实验方法,测试装配式建筑材料在高温环境下的强度和稳定性。

四、提高装配式建筑材料耐火性能的措施1. 选用合适的原材料:优质耐火材料具有较好的隔热性能和抗氧化能力,可以有效保护装配式建筑材料不受高温侵害。

因此,在生产过程中需要选择符合要求的原材料,并进行必要的检测和认证。

2. 改进结构设计:通过改变装配式建筑材料的结构设计,提高其整体防火性能。

例如,增加保护层、隔离层等措施可以有效减少高温对主体结构的直接影响。

3. 加强施工管理:合理组织施工过程,严格执行防火规范,做好消防设备的配置和使用。

在装配式建筑材料的安装过程中,需要注意避免破坏原有的耐火性能。

4. 定期检查与维护:对于已经搭建完成的装配式建筑,需要定期进行检查和维护工作,保持其良好的耐火性能。

如发现潜在问题,及时采取修复措施。

五、案例分析以某高层住宅为例,采用了装配式建筑材料,并通过上述措施提高了其耐火性能。

装配式建筑的耐火性能分析

装配式建筑的耐火性能分析

装配式建筑的耐火性能分析随着城市化进程不断推进,装配式建筑作为一种新兴的建筑模式,受到了越来越多的关注和应用。

其高效、可持续的特点使得装配式建筑在现代建筑领域获得了广泛的应用。

然而,由于标准化组件的使用以及构造方式的特殊性,装配式建筑在耐火性能方面存在着一些挑战。

因此,对装配式建筑的耐火性能进行分析和评估显得尤为重要。

一、装配式建筑耐火性能分析1. 装配式建筑材料与结构装配式建筑由于采用模块化设计和制造工艺,在材料选择上相对比较固定。

常见的装配式建筑材料包括钢结构、混凝土板、玻璃幕墙等。

这些材料在承受高温条件下需具备良好的耐火性能。

2. 装配式建筑防火设计与施工在设计阶段,应根据地理位置、使用功能等因素确定合适的防火设计要求,并确保满足相关法律法规的要求。

施工过程中,需要严格控制材料和施工质量,确保装配式建筑的耐火性能得以保证。

二、装配式建筑耐火性能评估1. 火灾模拟与仿真分析通过利用现代计算机仿真软件进行火灾模拟与仿真分析,可以对装配式建筑在火灾发生时的表现进行预测和评估。

这种方法可快速准确地获得温度场、热辐射场等关键参数,为设计者提供科学依据。

2. 实验室测试利用实验室测试手段,对装配式建筑材料和构件的耐火性能进行全面验证。

通常包括材料燃烧试验、防火隔墙试验、隔热板压缩试验等项目,以及根据标准对各项指标进行监测和评定。

三、装配式建筑耐火性能改进措施1. 材料优化选择通过合理选择高耐火性能的材料,如特殊阻燃钢结构、抗高温保温材料等,来提升装配式建筑的整体耐火性能。

2. 设计优化改进在设计阶段,通过增加防火墙、设置泡沫灭火系统和烟雾排风系统等手段,来提升装配式建筑的耐火安全性能。

3. 施工管理强化加强施工现场管理,严格执行标准操作规程,确保装配式建筑每一个环节的质量控制,降低施工过程中产生的潜在安全隐患。

四、装配式建筑耐火性能应用前景1. 安全高效可持续发展通过对装配式建筑耐火性能的提升与应用,可以使得该建筑模式不仅具备高度安全性,在抵抗自然灾害和人为因素损害时更具稳定性和可靠性。

装配式建筑的耐火性能分析与改进措施

装配式建筑的耐火性能分析与改进措施

装配式建筑的耐火性能分析与改进措施背景介绍:随着人们对环境保护和可持续发展的要求日益增加,装配式建筑作为一种能够快速搭建、灵活组合、节能环保的建筑模式,受到了广泛关注和应用。

然而,由于装配式建筑材料及结构的特殊性,其耐火性能较传统建筑存在一定差距。

因此,本文将对装配式建筑的耐火性能进行分析,并提出相应的改进措施。

一、装配式建筑耐火性能分析1. 装配式建筑在火灾中面临的挑战- 高温下材料熔融易损坏- 快速燃烧蔓延导致短时间内大面积损失- 结构稳定性下降可能导致倒塌2. 装配式建筑常见材料的耐火性能评估a) 钢结构:- 高温下钢件强度明显降低,容易变形或融化- 可通过涂覆防火涂料或使用钢板进行保护b) 混凝土:- 高温下混凝土会失去强度,可能发生爆裂- 可在混凝土中加入纤维材料提高抗火性能c) 石膏板:- 石膏含水量高,遭遇高温时容易产生蒸汽压力导致破裂- 可考虑使用更耐火的阻燃石膏板替代3. 装配式建筑结构对耐火性能的影响因素a) 连接方式:- 若连接部位不能承受高温很容易失效- 应选择具有较强耐火性能的连接件b) 隔墙与楼板:- 隔墙和楼板作为防火隔离层,需具备一定的保护时间- 应选用耐火等级较高的材料进行搭建二、改进措施1. 材料改进a) 开发更优质材料:如开发新型钢材、特种混凝土等,以提升其耐火性能和稳定性。

b) 使用涂层或包覆技术:给装配式建筑材料涂覆一层防火涂料或使用耐火包覆材料,提高其耐火温度和耐火时间。

2. 结构改进a) 设计合理连接方式:选用具有较强耐火性能的连接件,并考虑连接部位的防火措施,确保在高温下连接的稳定性。

b) 隔墙与楼板结构优化:选用更耐火的隔墙和楼板材料,如阻燃石膏板、防火保温板等,提高建筑整体的阻燃性能。

3. 技术改进a) 引入消防系统:装配式建筑中应配置相应的消防系统,并加强消防设备管理与维护工作。

b) 安全设计与规范要求:制定相关安全设计与规范要求,明确装配式建筑在耐火性能方面的要求,并进行有效监管。

建筑结构的耐火特性及建筑防火与抗火设计

建筑结构的耐火特性及建筑防火与抗火设计
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易燃性建筑材料:在空气中受到火或高温作用时,立即起火,且火焰传播速度很快,如有机玻璃、泡沫塑料等。
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可燃性建筑材料:在空气中受到火或高温作用时,立即起火或微燃,并且离开火源后仍能继续燃烧或微燃,如天然木材、木制人造板、竹材、木地板、聚乙烯塑料制品等。
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①高温对混凝土弹性模量的影响。
在火作用下,混凝土的抗压强度在稳定达300℃作用时开始下降,但温度升至600℃时,将降为常温下抗压强度的45%,而到1000℃。则几乎完全丧失。
②高温对混凝土强度的影响。
钢材在高温下的弹性模量和泊松比。
钢结构在高温作用下的特点。
钢材在高温下的力学性能
钢材的弹性模量E和泊松比 是结构性状变化的敏感参数。钢材的弹性模量随温度升高而降低,具体表现为:在0~600℃范围内,弹性模量随温度升高而逐渐降低;当超过600℃后,其随温度升高而显著下降。
木材的燃烧可分为有焰燃烧和无焰燃烧两个阶段。有焰燃烧是木材所产生的可燃性气体着火燃烧,形成可见的火焰,因而是火势蔓延的主要原因。无焰燃烧是木材热分解完后形成的木炭的燃烧,它助长火焰燃烧的持久性,会导致火势持久。
建筑构件的高温性能 国内学者研究发现,荷载位置及大小、构件和结构受火部位、构件表面最高温度、火灾持续时间、混凝土类型、构件截面尺寸与配筋率、构件保护层厚度等因素是影响高温下与高温后钢筋混凝土构件和结构力学性能的主要因素。
2.提高耐火极限的措施
建筑的耐火等级
在构件表面涂覆防火涂料。 进行合理的耐火构造设计。
在建筑结构体系中,一般楼板直接承受有效荷载,受火影响比较大,因此建筑耐火等级的评判是以楼板为基准,结合火灾的实际情况作出规定。
现浇钢筋混凝土整体楼板耐火极限达1.5h,为一级耐火等级,普通钢筋混凝土空心板耐火极限达1h为二级耐火等级;三级耐火等级的为0.5h。
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建筑结构耐火性能分析示范文本In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of EachLink To Achieve Risk Control And Planning某某管理中心XX年XX月建筑结构耐火性能分析示范文本使用指引:此解决方案资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。

本节介绍了主要的建筑结构形式以及各种建筑结构耐火性能的特点、影响建筑结构耐火性能的主要因素、火灾下建筑结构及构件极限状态的定义、建筑结构耐火时间计算模型的选取方法及计算步骤、钢结构和混凝土结构的耐火时间计算方法、整体结构耐火时间计算的方法和步骤等。

一、影响建筑结构耐火性能的因素(一)结构类型1.钢结构钢结构是由钢材制作结构,包括钢框架结构、钢网架结构和钢网壳结构、大跨交叉梁系结构。

钢结构具有施工机械化程度高、抗震性能好等优点,但钢结构的最大缺点是耐火性能较差,需要采取涂覆钢结构防火涂料等防火措施才能耐受一定规模的火灾。

在高大空间等钢结构建筑中,在进行钢结构耐火性能分析的基础上,如果火灾下钢结构周围的温度较低,并能保持结构安全时,钢结构可不必采取防火措施。

2.钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构是在混凝土配置钢筋形成的结构,混凝土主要承受压力,钢筋主要承受拉力,二者共同承担荷载。

当建筑结构耐火重要性较高,火灾荷载较大、人员密度较大或建筑结构受力复杂的场合时,钢筋混凝土结构的耐火能力也可能不满足要求。

这时,需要进行钢筋混凝土结构及构件的耐火性能评估,确定结构的耐火性能是否满足要求。

3.钢-混凝土组合结构(1)型钢混凝土结构。

型钢混凝土结构是将型钢埋入钢筋混凝土结构形成一种组合结构,截面形式如图5-4-15所示。

适合大跨、重载结构。

由于型钢被混凝土包裹,火灾下钢材的温度较低,型钢混凝土结构的耐火性能较好。

图5-4-15 型钢混凝土结构(2)钢管混凝土结构。

钢管混凝土结构是由钢和混凝土两种材料组成的,它充分发挥了钢和混凝土两种材料的优点,具有承载能力高、延性好等优点。

钢管混凝土结构中,由于混凝土的存在可降低钢管的温度,钢管的温度比没有混凝土时要低得多。

一般情况下,钢管混凝土结构中的钢管需要进行防火保护。

钢管混凝土柱截面如图5-4-16所示。

图5-4-16 钢管混凝土结构(二)荷载比荷载比为结构所承担的荷载与其极限荷载的比值。

火灾下,结构承受的荷载总体不变,而随温度升高,材料强度降低,构件的承载能力降低。

当构件的荷载达到极限荷载,构件就达到了火灾下的承载能力,构件就达到了耐火极限状态,开始倒塌破坏,这时的耐火时间为耐火极限。

荷载比越大,构件的耐火极限越小,荷载比是影响结构及构件耐火性能的主要因素之一。

(三)火灾规模火灾规模包括火灾温度和火灾持续时间。

火灾高温是构件升温的源泉,它通过对流和辐射两种传热方式将热量从建筑内空气向构件传递。

作为构件升温的驱动者,火灾规模对构件温度场有明显的影响。

当火灾高温持续时间较长时,构件的升温也较高。

(四)结构及构件温度场温度越高,材料性能劣化越严重,结构及构件的温度场是影响其耐火性能的主要因素之一。

材料的热工性能直接影响构件的升温快慢,从而决定了火灾下结构及构件的温度场分布。

二、结构耐火性能分析的目的及判定标准结构耐火性能分析的目的就是验算结构和构件的耐火性能是否满足现行规范要求。

结构的耐火性能分析一般有两种方法:第一种验算结构和构件的耐火极限是否满足规范的要求;第二种即在规范规定的耐火极限时的火灾温度场作用下,结构和构件的承载能力是否大于荷载效应组合。

这两种方法是等效的。

(一)耐火极限要求构件的耐火极限要求应符合《建筑设计防火规范》GB50016、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045及其他相关国家标准的要求一致。

(二)构件抗火极限状态设计要求《建筑钢结构防火技术规范》(国标报批稿)提出了基于计算的结构及构件抗火验算方法。

火灾发生的概率很小,是一种偶然荷载工况。

因此,火灾下结构的验算标准可放宽。

根据《建筑钢结构防火技术规范》(国标报批稿),火灾下只进行整体结构或构件的承载能力极限状态的验算,不需要正常使用极限状态的验算。

构件的承载能力极限状态包括以下几种情况:①轴心受力构件截面屈服;②受弯构件产生足够的塑性铰而成为可变机构;③构件整体丧失稳定;④构件达到不适于继续承载的变形。

对于一般的建筑结构,可只验算构件的承载能力,对于重要的建筑结构还要进行整体结构的承载能力验算。

三、计算分析模型抗火验算时建筑结构耐火性能计算(一般也可称为抗火验算)一般有三种方法:第一种采取整体结构的计算模型;第二种采取子结构的计算模型;第三种采取单一构件计算模型。

《建筑钢结构防火技术规范》(CECS200:2006)和广东省地方标准《建筑混凝土结构耐火设计技术规程》(DBJ/T 15-81-2011)规定,对于高度大于100m的高层建筑结构宜采用整体计算模型进行结构的抗火计算,单层和多层建筑结构可只进行构件的抗火验算。

实际建筑结构中,构件总是和其他构件相互作用,独立构件是不存在的。

因此,研究构件的耐火性能需要考虑构件的边界条件。

欧洲规范规定,进行构件耐火性能分析时,构件的边界条件可取受火前的边界条件,并在受火过程中保持不变。

整体结构耐火性能评估模型是一种高度非线性分析,计算难度较高,需要专门机构和专业人员完成。

四、建筑结构耐火性能分析的内容和步骤建筑结构耐火性能分析包括温度场分析和高温下结构的安全性分析。

建筑火灾模型和建筑材料的热工参数是进行结构温度场分析的基础资料。

同样,高温下建筑材料的力学性能是建筑结构高温下安全性分析的基础资料。

同时,进行建筑结构高温下安全性分析还需要确定火灾时的荷载。

确定上述基本材料之后,就可按照一定的步骤进行高温下结构的抗火验算了。

(一)结构温度场分析确定建筑火灾温度场需要火灾模型。

我国《建筑设计防火规范》GB50016、《高层民用建筑设计防火规范》GB50045均提出可采用ISO834标准升温曲线作为一般建筑室内火灾的火灾模型。

《建筑钢结构防火技术规范》(国标报批稿)提出可采用参数化模型作为一般室内火灾的火灾模型,同时也提出了大空间室内火灾的火灾模型。

由于建筑室内可燃物数量和分布、建筑空间大小及通风形式等因素对建筑火灾有较大影响,为了更加准确的确定火灾温度场,也可采用火灾模拟软件对建筑火灾进行数值模拟。

确定火灾模型之后,即可对建筑结构及构件进行传热分析,确定火灾作用下建筑结构及构件的温度。

进行传热分析,需要已知建筑材料的热工性能。

国内外对钢材、钢筋和混凝土材料的高温热工性能、力学性能进行了大量的研究。

在进行构件温度场分布的分析时涉及到的材料热工性能有3项,即导热系数、质量热容和质量密度,其他的参数可以由这3项推导出。

1.钢材《钢结构防火技术规范》(国标报批稿)提供的高温下钢材的有关热工参数见表5-4-11。

表5-4-11 高温下钢材的物理参数参数名称符号数值单位热传导系数45 W/(m•℃)比热容600 J/(kg•℃)密度7850 kg/m32.混凝土《钢结构防火技术规范》(国标报批稿)提供的高温下普通混凝土的有关热工参数可按下述规定取值。

热传导系数可按式(5-4-49)取值;20℃1200℃(式5-4-49)比热容应按式(5-4-50)取值;20℃1200℃(式5-4-50)密度应按式(5-4-51)取值。

(式5-4-51)式中:——混凝土的温度(℃);——混凝土的比热容[J/(kg•℃)];——混凝土的密度(kg/m3)。

(二)材料的高温性能1.混凝土高温下普通混凝土的轴心抗压强度、弹性模量应按下式确定:(式5-4-52)(式5-4-53)式中:——温度为时混凝土的轴心抗压强度设计值(N/m㎡);——常温下混凝土的轴心抗压强度设计值(N/m ㎡),应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010取值;——高温下混凝土的轴心抗压强度折减系数,应按表5-4-12取值;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定;——高温下混凝土的弹性模量(N/m㎡);——高温下混凝土应力为时的应变,按表5-4-12取值;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定。

表5-4-12 高温下普通混凝土的轴心抗压强度折减系数及应力为时的应变(℃)20 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 12001.00 1.00 0.95 0.85 0.75 0.60 0.45 0.30 0.15 0.08 0.04 0.01 0(×10-3)2.5 4.0 5.5 7.0 10.0 15.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 25.0 - 2.钢材在高温下,普通钢材的弹性模量应按下式计算:(式5-4-54)(式5-4-55)式中,—温度(℃);—温度为时钢材的初始弹性模量(N/m㎡);E—常温下钢材的弹性模量(N/m㎡),按现行《钢结构设计规范》(GB 50017)确定;—高温下钢材的弹性模量折减系数。

高温下钢材的热膨胀系数可取1.4×10-5m/℃。

在高温下,普通钢材的屈服强度应按下式计算:(式5-4-56)(式5-4-57)(式5-4-58)式中:——钢材的温度(℃);——高温下钢材的屈服强度(N/m㎡);——常温下钢材的屈服强度(N/m㎡);——常温下钢材的强度设计值(N/m㎡),应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017取值;——钢材的分项系数,取;——高温下钢材的屈服强度折减系数。

(三)火灾极限状态下荷载效应组合《建筑钢结构防火技术规范》(国标报批稿)规定,火灾作用工况是一种偶然荷载工况,可按偶然设计状况的作用效应组合,采用下列较不利的设计表达式:(式5-4-59)(式5-4-60)式中:——荷载(作用)效应组合的设计值;——按永久荷载标准值计算的荷载效应值;——按火灾下结构的温度标准值计算的作用效应值;——按楼面或屋面活荷载标准值计算的荷载效应值;——按风荷载标准值计算的荷载效应值;——结构重要性系数;对于耐火等级为一级的建筑,;对于其他建筑,;——永久荷载的分项系数,一般可取=1.0;当永久荷载有利时,取=0.9;——温度作用的分项系数,取=1.0;——楼面或屋面活荷载的分项系数,取=1.0;——风荷载的分项系数,取=0.4;——楼面或屋面活荷载的频遇值系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值;——楼面或屋面活荷载的准永久值系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定取值。

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