建筑结构耐火性能分析
耐火等级报告

耐火等级报告一、引言耐火等级报告是对材料或建筑结构在火灾条件下的耐火性能的评估和测试结果的总结和分析。
本报告旨在提供相关信息,评估建筑结构的耐火能力,并为相关决策提供依据。
二、背景耐火等级是指建筑材料或结构在一定火灾条件下能够保持一定时间内的完整性、稳定性和绝热性能。
这些等级根据材料或结构在火灾条件下的表现进行划分,以便在火灾发生时提供适当的保护。
三、测试方法耐火等级的测试是通过在实验室条件下模拟火灾,对建筑材料或结构进行一系列的测试和观察来确定的。
这些测试通常包括对材料或结构的耐高温、耐燃烧和耐热辐射性能的测试。
四、耐火等级分类根据国际标准,耐火等级一般分为A1、A2、B、C、D和E六个等级,其中A1级为最高等级,E级为最低等级。
不同的等级对应不同的耐火时间,表示材料或结构在火灾条件下所能承受的时间。
五、应用领域耐火等级的评估对于建筑结构的设计、选择和使用具有重要意义。
特别是在高层建筑、商业中心和公共场所等火灾风险较高的场所,耐火等级的要求更为严格。
六、结论通过对建筑材料或结构的耐火等级测试和评估,可以为建筑设计、施工和使用提供科学依据。
耐火等级报告的编制和分析,有助于确保建筑物在火灾发生时能够提供足够的保护,减少人员伤亡和财产损失。
七、建议在进行建筑设计和施工时,应根据具体场所和用途选择适当的耐火等级要求,并采用符合要求的建筑材料和技术。
此外,定期检查和维护建筑结构的耐火性能也是确保安全的重要措施。
八、总结本耐火等级报告对建筑材料或结构在火灾条件下的耐火性能进行了评估和测试,并提供了相应的耐火等级结果。
根据测试结果,可以为建筑设计和使用提供科学依据,以保障人员安全和财产的保护。
九、参考文献[1] 建筑材料耐火等级评定方法. GB/T 9978.1-2008。
建筑材料的抗火与防火性能评估

建筑材料的抗火与防火性能评估随着城市化进程的加快,建筑安全问题日益受到重视。
在建筑设计和施工中,抗火与防火性能评估成为一项重要的考虑因素。
本文将探讨建筑材料的抗火与防火性能评估,并介绍一些常用方法和标准。
一、抗火性能评估概述抗火性能评估是指对建筑材料在发生火灾时的抵抗能力进行量化评估。
评估抗火性能的目的是确保建筑材料在火灾中具备足够的稳定性和耐高温性,从而保证建筑结构的安全性和持久性。
二、抗火性能评估方法1. 显微观评估方法显微观评估方法通过对材料的组织结构和微观表征进行观察和分析,来评估材料的抗火性能。
例如,使用扫描电子显微镜(SEM)可以观察材料在高温环境下的形态变化和破坏情况。
2. 物理性能测试方法物理性能测试方法通过测量材料的物理性能参数来评估其抗火性能。
常用的物理性能测试包括燃烧性能测试、热传导性能测试和烟气毒性测试等。
例如,通过测定材料的燃烧速率、热传导系数和烟气毒性指数,可以评估材料在火灾中的表现。
3. 综合性能评估方法综合性能评估方法是通过综合考虑材料的多个性能参数,来评估其抗火性能。
常用的综合性能评估方法包括火焰传播特性评估、耐火时间评估和火灾热辐射评估等。
通过这些评估方法,可以对材料的整体抗火性能进行综合评定。
三、常用的抗火性能评估标准1. 欧洲标准(EN)欧洲标准对建筑材料的抗火性能评估提供了一系列标准规范,例如EN 13501、EN 1363和EN 1364等。
这些标准规定了材料的分类方法、测试方法和评定标准,为建筑材料的抗火性能评估提供了参考依据。
2. 美国标准(ASTM)美国标准也制定了一系列用于评估建筑材料抗火性能的标准,如ASTM E119和ASTM E84等。
这些标准细化了测试方法和评定标准,可以有效指导抗火性能评估工作的开展。
3. 国内标准(GB)我国制定的国家标准也对建筑材料的抗火性能进行了规范,如GB/T 9978和GB 8624等。
这些标准参考了国际标准,并根据国内实际情况进行了适当的调整和完善。
建筑构件的燃烧性能和耐火极限

建筑构件的燃烧性能和耐火极限目录1 .建筑构件的燃烧性能和耐火极限诠释 (1)2 .巧记耐火等级 (1)3 .防火性能和耐火极限的记忆方法与注意事项 (3)1.建筑构件的燃烧性能和耐火极限诠释根据《高层民用建筑设计防火规范(2005年版)》(GB 50045-1995)和《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》(GB 500671997)的规定,住宅建筑建筑构件的燃烧性能和耐火极限,不应低于下表的规定表1建筑构件的燃烧性能和耐火极限注:1 .属于商业服务网点的小型商业服务用房与住宅和其他用房之间隔墙的耐火极限均应大于2.00h2 .地下二层汽车库与地下一层之间楼板的耐火极限不应低于2. OOh2.巧记耐火等级1 .防火墙各级耐火极限均为3.00h,联想记忆:甲乙类厂房和甲乙丙仓库的防火墙耐火极限不低于4.00h;2 .承重墙和柱各级耐火极限相同,可以一起记忆,都是 3.00h起,每级降0.50h, BP 3.00->2.50->2.00;特殊规定:建规3.2.10:一、二级耐火等级单层厂房(仓库)的柱,其耐火极限分别不应低于2.50h和2.00ho3 .梁在柱的基础上对应等级减l.OOh,即2.00->1.50->1.00;4 .疏散楼梯同楼板,1.50h起,降五再降半,即L50->L00->0.75;联想记忆: 建筑高度大于100m的民用建筑,其楼板的耐火极限不应低于2.00ho5 .屋顶承重构件L50h起,逐级降五,即1.50-->1.00-->0.50;特殊规定:建规 3.2.11:采用自动喷水灭火系统全保护的一级耐火等级单、多层厂房(仓库)的屋顶承重构件,其耐火极限不应低于l.OOho6 .四级耐火等级记忆诀窍:2个隔墙为0.25h,其余0.50h(最后三个:屋顶承重构件、疏散楼梯、吊顶为可燃性)。
7,剩下几个没有很明显的规律,可以采用关联记忆法,2018年版技术实务教材P174有个知识点:“消防电梯井、机房与相邻电梯井、机房之间应设置耐火极限不低于 2.00h的防火隔墙,隔墙上的门应采用甲级防火门。
建筑结构耐火性能的介绍

建筑结构耐火性能的介绍建筑结构耐火性能的分析(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。
钢结构具备施工机械化程度高、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,两者共同承担荷载。
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。
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。
(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,具备承载能力高、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。
(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。
木结构建筑耐火等级

木结构建筑耐火等级木结构建筑是一种古老而又具有独特魅力的建筑形式,它以木材作为主要结构材料,具有环保、耐久、美观等优点。
然而,由于木材的可燃性,木结构建筑的耐火性能一直备受关注。
本文将从不同角度探讨木结构建筑的耐火等级。
一、木结构建筑的耐火等级分类根据国家标准《建筑防火技术规范》,木结构建筑的耐火等级分为A1、A2、B1、B2和B3五个等级。
A1级为非可燃建筑,A2级为难燃建筑,B1级为可燃建筑,B2级为易燃建筑,B3级为高度易燃建筑。
A1级木结构建筑通常采用无机非金属材料作为隔离层,如石膏板、矿棉板等,具有良好的耐火性能,能够有效阻止火势蔓延。
A2级木结构建筑在结构中引入一定比例的无机非金属材料,如石膏板、矿棉板等,能够有效抑制火势蔓延,但在极端情况下仍可能发生火灾。
B1级木结构建筑主要采用阻燃木材作为结构材料,如阻燃胶合板、阻燃木质板材等,能够有效防止火势蔓延,但在火灾发生时仍需及时灭火。
B2级木结构建筑使用普通木材作为结构材料,火势蔓延速度较快,容易引发火灾,因此需要加强防火措施,如设置防火墙、安装自动喷水灭火系统等。
B3级木结构建筑使用易燃木材作为结构材料,火势蔓延速度极快,容易引发大面积火灾,需要采取严格的防火措施,如设置防火分区、加强消防设施等。
二、提高木结构建筑的耐火性能的措施为了提高木结构建筑的耐火性能,可以采取以下措施:1.选用阻燃木材:阻燃木材具有一定的耐火性能,能够有效减缓火势蔓延速度。
在木结构建筑中广泛采用阻燃胶合板、阻燃木质板材等材料。
2.设置防火墙:在木结构建筑中设置防火墙可以将火势隔离,减缓火势蔓延速度,以保护其他区域的安全。
3.加强消防设施:在木结构建筑中安装自动喷水灭火系统、手动灭火器等消防设施,可以及时扑灭初期火灾,防止火势蔓延。
4.合理设计通风系统:木结构建筑中的通风系统需要合理设计,以确保火灾时烟雾能够及时排出,减少烟雾对人体的危害。
5.加强室内装修防火处理:木结构建筑的室内装修需要采用阻燃材料,避免使用易燃或可燃材料,以减少火灾的发生和蔓延。
建筑结构的耐火设计

建筑结构的耐火设计建筑结构的耐火设计是指在建筑设计阶段,根据建筑使用性质及防火等级要求,对建筑结构进行防火安全的设计措施。
防火安全是建筑结构设计中不可或缺的一环,其目的是保护建筑物内的人员、财产和环境不受火灾的损失。
下面我们来详细了解一下建筑结构的耐火设计。
一、耐火等级耐火等级是按建筑物内部的重要物品所需要的耐火时间而确定的。
通常分为以下几个等级:1. A级:耐火等级为2h,适用于机关、企事业单位、商场等。
2. B级:耐火等级为1.5h,适用于中等住宅、学校、医院等。
3. C级:耐火等级为1h,适用于简易住宅、商铺、库房等。
4. D级:耐火等级为0.5h,适用于工厂、车库等普通建筑。
二、建筑结构的防火要求1. 火灾隔断火灾隔断是指建筑内部的隔墙、隔板、天花板、进出口门等,主要采用防火板、石膏板、耐火玻璃等材料制作,以达到有效隔离火灾蔓延的目的。
2. 防火墙防火墙是指建筑物内外隔热层之间的隔墙,主要材料为砖块、混凝土等,耐火性能较好。
其目的是有效地隔断火灾蔓延,防止火势扩散。
3. 防火门防火门主要是指正门、电梯门、楼梯门、管道井门等出入口门,主要材料为钢板、石膏板、木质混凝土等,承受极高的抗火性能。
能够有效地控制火灾蔓延,很好地保护人员的安全。
4. 防火涂料防火涂料是一种具有优异的防火性能的涂料,能够有效增强建筑材料的耐火性能。
它广泛用于钢结构、木结构、混凝土等防火材料上,能够有效保障建筑的安全。
三、建筑结构的防火措施1. 防火分区根据建筑物内的功能,将其分为多个独立的区域,以限制火灾蔓延范围,保障人员的安全。
通常采用防火墙、防火门等分区分隔设计措施。
2. 防火间距建筑物内不同结构件之间应保留一定间距,如传统建筑中的“一梁两柱结构”,梁应放在墙体上方,不要贯通墙体。
这样做除了增强建筑物的稳定性之外,还能有效防止火灾的蔓延。
3. 防火材料在建筑物和构件的选择上,应优先选用防火材料,如防火板、防火涂料等,以提高建筑物的耐火性能。
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。
3-1-建筑构件的耐火性能

(四)构件的约束及边界条件 反映构件实际使用中的情况 (五)受火条件 墙壁、隔板、门窗 墙壁、隔板、门窗——一面受火 一面受火 楼板、屋面板、吊顶 楼板、屋面板、吊顶——下面受火 下面受火 横梁——两侧和底面共三面受火 横梁 两侧和底面共三面受火 柱子——所有垂直面受火 所有垂直面受火 柱子 (六)试件要求 1、结构:试件的制作与安装应反映构件在实际中的使用 、结构: 情况 2、尺寸:应与实际尺寸相同,当构件尺寸>试验炉所容 、尺寸:应与实际尺寸相同,当构件尺寸> 纳尺寸, 纳尺寸,应: 跨度; 墙:3m高×3m宽;梁:4m跨度;柱:3m高 高 宽 跨度 高 楼板及屋面板:四面支承, 长 楼板及屋面板:四面支承,4m长×3m宽 宽
(7)连续梁优于简支梁。 )连续梁优于简支梁。 (8)钢筋混凝土轴心受压柱优于小偏心受压柱,小偏心 )钢筋混凝土轴心受压柱优于小偏心受压柱, 受压柱优于大偏心受压柱。 受压柱优于大偏心受压柱。 (9)钢筋混凝土偏心受压构件受拉边受到保护时优于受 ) 压边受到保护时。 压边受到保护时。 形柱、 形柱 工形柱、 形柱、 (10)钢筋混凝土矩形柱优于 形柱、L形柱、工形柱、 )钢筋混凝土矩形柱优于T形柱 十字形柱。 十字形柱。 (11)靠墙柱优于四面受火柱。 )靠墙柱优于四面受火柱。 (12)截面(宽度)较大者优于较小者。 )截面(宽度)较大者优于较小者。 (13)钢筋混凝土构件配筋率低者优于配筋率高者。 )钢筋混凝土构件配筋率低者优于配筋率高者。 (14)表面抹灰者优于未抹灰者。 )表面抹灰者优于未抹灰者。 (15)主筋保护层厚度大者优于保护层厚度小者。 )主筋保护层厚度大者优于保护层厚度小者。
五、 建筑构件的耐火试验过程
(一)试件设计、安装及加荷 试件设计、 (二)试验的开始和结束 (三)测量与观察 1、测量的次数 、 2、热电偶布置 、 3、试件变形测量 、 4、试件完整性测量 、 5、荷载测量及其它观测 、 (四)试验报告
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编号:SM-ZD-53038 建筑结构耐火性能分析Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制:____________________审核:____________________批准:____________________本文档下载后可任意修改建筑结构耐火性能分析简介:该方案资料适用于公司或组织通过合理化地制定计划,达成上下级或不同的人员之间形成统一的行动方针,明确执行目标,工作内容,执行方式,执行进度,从而使整体计划目标统一,行动协调,过程有条不紊。
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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。