建筑構(gòu)件的耐火試驗(yàn)學(xué)習(xí)課件

1、第7章 建筑構(gòu)件的耐火試驗(yàn) 2011.32 7.1 建筑構(gòu)件的燃燒性能 建筑構(gòu)件的耐火性能包括兩部分內(nèi)容：組成構(gòu)建材料的燃燒性能和構(gòu)件的 耐火極限。 建筑構(gòu)件按其燃燒性能 分為四大類： 一、不燃燒體：用不燃材料制成的構(gòu)件。 不燃材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時(shí)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：用難燃性材料做成的構(gòu)件或用燃燒性材料做成而用不燃燒 材料做保護(hù)層的構(gòu)件。 難燃性材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時(shí)難起火、難微燃、難炭化， 當(dāng)火源移走后燃燒或微燃立即停止的材料。如經(jīng)過阻燃處理的木材、瀝青 砼、水泥刨花板等。 2011.33 三、可燃燒體：用燃

2、燒材料做成的構(gòu)件。 可燃燒性材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時(shí)立即起火或微燃，且火 源移走后仍繼續(xù)燃燒或微燃的材料。如木材。 四、易燃燒體：用易燃燒材料做成的構(gòu)件。 易燃燒材料：凡達(dá)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。 2011.34 7.2 建筑構(gòu)件的耐火極限 7.2.1 概述 1.定義:對任一建筑構(gòu)件，按照時(shí)間溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行耐火試驗(yàn)，從受火作用時(shí)起，到構(gòu)件失去穩(wěn)定性 或完整性或絕熱性(隔火作用)時(shí)止，這段抵抗火的作用時(shí)間，稱為耐火極限，通常用小時(shí)（h）來表示。 2011.35 1)失去穩(wěn)定性：構(gòu)件在試驗(yàn)中失去支持能力或抗變形能力。 （1）外觀判斷 （2）受力主

3、筋溫度變化 Mn鋼510 2)失去完整性：分隔構(gòu)件失去阻止火焰和高溫氣體穿透或 阻止其背火面出現(xiàn)火焰的性能。 （出現(xiàn)穿透性裂縫或孔隙；在2-3cm處放一新鮮棉花墊 10010020mm，停留時(shí)間10-30秒，發(fā)生炭化或燃燒） 3)失去絕熱性：指分隔構(gòu)件失去隔絕過量熱傳導(dǎo)的性能。 背火面測平均溫度超過初始溫度140或任一測點(diǎn)溫度超 過初始溫度180 或任一測點(diǎn)溫度達(dá)到220 。 2011.36 2.耐火極限的判定 分隔構(gòu)件：失去完整性或絕熱性 承重構(gòu)件：失去穩(wěn)定性 承重分隔構(gòu)件：由穩(wěn)定性、完整性、絕熱性三個(gè)條件控制 3.建筑構(gòu)件耐火極限的意義 為正確制定和貫徹建筑防火法規(guī)提供科學(xué)依據(jù)。 為提高建

4、筑結(jié)構(gòu)耐火性能和建筑物的耐火等級。降低防火投資，減少火 災(zāi)損失提供技術(shù)措施。 為火災(zāi)燒損后建筑結(jié)構(gòu)的加固工作提供依據(jù)。 是衡量建筑物耐火等級的主要指標(biāo)。 2011.37 7.2.2 建筑構(gòu)件的耐火試驗(yàn)條件 建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法GB/T 99782008 代替GB/T 99781999 標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)必須遵循的升溫條件、壓力條件、約束 條件、受火條件和試件要求等。 1.升溫條件 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間溫度曲線（標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線）室內(nèi)火災(zāi) 發(fā)展過程分為三個(gè)階段： OA火災(zāi)初起階段 AC火災(zāi)發(fā)展階段 C點(diǎn)以后火災(zāi)熄滅階段 2011.38 在實(shí)際的火災(zāi)中，每一起火災(zāi)的時(shí)間-溫度曲線是各不相同的，但為了對建 筑構(gòu)件進(jìn)行

5、耐火實(shí)驗(yàn)，進(jìn)而對其耐火極限進(jìn)行度量，必須人為規(guī)定一種能 反映、模擬一般火災(zāi)規(guī)律的標(biāo)準(zhǔn)溫升條件，把它繪制成曲線就稱為時(shí)間- 溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線。 時(shí)間-溫度標(biāo)準(zhǔn)曲線是指按特定的加溫方法，在標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室條件下，所表 示的現(xiàn)場火災(zāi)發(fā)展情況的一條理想化了的試驗(yàn)曲線。該曲線以被國際標(biāo)準(zhǔn) 化組織采納，目的是為了對建筑構(gòu)件的極限耐火時(shí)間有一個(gè)統(tǒng)一的檢驗(yàn)標(biāo) 準(zhǔn)。 2011.39 規(guī)定的熱電偶測得爐內(nèi)平均溫度，按以下關(guān)系 式（見圖7.1）對其進(jìn)行監(jiān)測和控制： ) 18lg(345 0 tTT 其中 t試驗(yàn)加熱時(shí)間，min Tt時(shí)刻爐內(nèi)溫度， T0爐內(nèi)初始溫度，,應(yīng)在540范圍內(nèi)。 2011.310 圖7.1 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

6、-溫度曲線 2011.311 （二）壓力條件：(正壓操作) 1.一般要求 保證沿爐內(nèi)高度處每米的壓力梯度值為8Pa。 試驗(yàn)開始5min后壓力值為（155）Pa，10min后壓力值 為（173）Pa。 2.垂直構(gòu)件 試驗(yàn)爐運(yùn)行時(shí)，應(yīng)控制試件底面以下100 mm處的水平面 或者檢測梁時(shí)在吊頂水平底面以下10mm處的爐內(nèi)壓力 值為20Pa。 （三）加載條件： 1、荷載的量值：試驗(yàn)荷載設(shè)計(jì)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 2011.312 （四）構(gòu)件的約束及邊界條件 反

7、映構(gòu)件實(shí)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(cè)和底面共三面受火 柱子所有垂直面受火 （六）試件要求 1、結(jié)構(gòu)：試件的制作與安裝應(yīng)反映構(gòu)件在實(shí)際中的使用情 況 2、尺寸：應(yīng)與實(shí)際尺寸相同，當(dāng)構(gòu)件尺寸試驗(yàn)爐所容納 尺寸，應(yīng)不得小于下述規(guī)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 2011.313 7.2.3 耐火極限的判定條件 （一）失去穩(wěn)定性 構(gòu)件在試驗(yàn)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(gòu) 件。 （1）外觀判斷：如墻發(fā)生垮塌；梁板變形大于L/20（L為試件跨度）； 柱發(fā)生垮塌或軸向

8、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(nèi)的受火高度）； （2）受力主筋溫度變化：16Mn鋼，510。 2011.314 （二）失去完整性 適用于分隔構(gòu)件，如樓板、隔墻等。失去完整性的標(biāo)志：出現(xiàn)穿透性裂縫 或穿火的孔隙。 （三）失去絕熱性 適用于分隔構(gòu)件，如墻、樓板等。 失去絕熱性的標(biāo)志：下列兩個(gè)條件之一 試件背火面測溫點(diǎn)平均溫升達(dá)140； 試件背火面測溫點(diǎn)任一點(diǎn)溫升達(dá)180. 2011.315 建筑構(gòu)件耐火極限的三個(gè)判定條件，實(shí)際應(yīng)用時(shí)要具體問題具 體分析： （1）分隔構(gòu)件（隔墻、吊頂、門窗）：失去完整性或絕熱性； （2）承重構(gòu)件（梁、

9、柱、屋架）：失去穩(wěn)定性； （3）承重分隔構(gòu)件（承重墻、樓板）：失去穩(wěn)定性或完整性或絕熱性。 2011.316 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(gòu)件耐火極限就低。 （2）構(gòu)件的截面尺寸。構(gòu)件的截面尺寸大，構(gòu)件的耐火極限就高。 （3）保護(hù)層的厚度。構(gòu)件的保護(hù)層厚度大，構(gòu)件的耐火極限就高。 2011.317 7.2.4 耐火極限試驗(yàn)裝置 （一）燃燒試驗(yàn)爐 1、墻爐：適用于各類墻體、門窗的耐火試驗(yàn), 3.06m1.26m3.05m 2、梁板爐：適用于樓板、屋面板、梁、吊頂?shù)哪突鹪?驗(yàn)3.6m4.6m2.46m 3、柱爐（天津與加拿大共同開發(fā)的項(xiàng)目） （1）燃燒爐特點(diǎn)：2.6

10、m2.6m(3-4.2)m 1）爐體：采用工業(yè)爐A型結(jié)構(gòu)：即232mm粘土質(zhì)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(nèi)襯50mm厚耐高溫耐火纖維材料，試驗(yàn)6h 爐殼升溫只有12C。 2）燃燒室內(nèi)：每面墻設(shè)4個(gè)噴嘴，使?fàn)t溫均勻性好，左右分設(shè)煙 道，每條5個(gè)排煙口，并設(shè)觀察孔，測溫孔。 3）采用可升降的輕質(zhì)爐頂，擴(kuò)大試驗(yàn)范圍。 4）爐體前面采用插板吊裝爐門。 2011.318 （2）試驗(yàn)范圍 1）種類：鋼柱、鋼砼柱、偏心柱 2）約束情況 （3）加載系統(tǒng) 加載能力：軸向荷載、偏心荷載 加載方式：液壓系統(tǒng) 2011.319 （二）燃燒系統(tǒng) 1、燃料的

11、選擇：天然氣、煤氣、輕柴油 2、噴嘴設(shè)置：小而多 3、爐溫控制 （1）增減燃燒噴嘴的數(shù)量 （2）調(diào)整噴嘴的油壓及風(fēng)壓 （3）調(diào)整煙道閘板的位置 2011.320 （三）加載設(shè)備 可模擬均布荷載、集中荷載、軸心荷載、偏心荷載。在試驗(yàn)前一次加足， 試驗(yàn)中保持其大小及方向不變。 1、試驗(yàn)荷載：應(yīng)按國家有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范來確定，或有關(guān)設(shè)計(jì)單位提供 的技術(shù)數(shù)據(jù)來確定。 2、加載型式主要包括 墻垂直加載，沿整個(gè)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、加載設(shè)備：液壓方式、機(jī)械方式或重質(zhì)塊。 2011.321 （四）測溫儀器 1、爐內(nèi)溫度測

12、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(nèi)部溫度測量：把熱電偶預(yù)埋在構(gòu)件內(nèi)。 （五）壓力、變形測試系統(tǒng) 1、爐內(nèi)應(yīng)保持正壓 2、水平構(gòu)件需測撓度 2011.322 7.2.5 建筑構(gòu)件的耐火試驗(yàn)過程 （一）試件設(shè)計(jì)、安裝及加荷 （二）試驗(yàn)的開始和結(jié)束 （三）測量與觀察 1、測量的次數(shù) 2、熱電偶布置 3、試件變形測量 4、試件完整性測量 5、荷載測量及其它觀測 （四）試驗(yàn)報(bào)告 2011.323 建筑中的燃燒試驗(yàn) 2011.324 墻墻 爐爐 2011.325 防防 火火 門門 試試 驗(yàn)驗(yàn) 2011.3

13、26 試驗(yàn)爐右試驗(yàn)爐右 2011.327 試驗(yàn)爐左試驗(yàn)爐左 2011.328 試驗(yàn)結(jié)束后的防火門試驗(yàn)結(jié)束后的防火門 2011.329 2011.330 柱 爐 2011.331 控控 制制 室室 2011.332 7.3 常用建筑構(gòu)件的耐火極限 一、墻的耐火極限 1、普通粘土磚墻、鋼砼墻的耐火極限： 大量試驗(yàn)證明，耐火極限與厚度成正比。 厚度（mm）120180240370 耐火極限（h）2.503.505.5010.50 2011.333 2、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(zhì)材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質(zhì) 材料（石灰、水

14、泥）為主要原料，摻加發(fā)氣劑（鋁粉），經(jīng)加 水?dāng)嚢?，由化學(xué)反應(yīng)形成孔隙，通過澆注成型、預(yù)養(yǎng)切割、蒸 壓養(yǎng)護(hù)等工藝過程制成的多孔硅酸鹽制品。 厚度（mm）75100200 耐火極限（h）2.506.008.00 2011.334 3、輕質(zhì)隔墻 木龍骨鋼絲網(wǎng)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 2011.335 4、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(dá) 1.502.00h。 2011.336 二、柱的耐火極限 1、鋼砼柱的耐火極

15、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） 2002001.40h 3003003.00h 3703705.00h n2、鋼柱的耐火極限：0.25h 2011.337 三、梁的耐火極限 1、鋼砼梁的耐火極限：主要取決于主筋保 護(hù)層的厚度。 如非預(yù)應(yīng)力鋼砼簡支梁： 保護(hù)層厚度 （mm） 10202530 耐火極限（h）1.201.752.002.30 2、無保護(hù)鋼梁耐火極限：0.25h。 2011.338 四、樓板的耐火極限 簡支鋼砼圓孔空心板 保護(hù)層厚度 （mm） 102030 耐火極限（h）0.91.251.50 預(yù)應(yīng)力鋼砼圓孔空心板 保護(hù)層

16、厚度（mm） 102030 耐火極限（h）0.40.70.85 2011.339 五、吊頂?shù)哪突饦O限 木吊頂擱柵鋼絲網(wǎng)抹灰：0.25h 板條抹灰：0.25h 紙面石膏板：0.25h 鋼絲網(wǎng)抹灰：0.25h 雙層石膏板：0.30h 鋼吊頂擱柵石棉板：0.85h 2011.340 六、屋頂承重構(gòu)件屋架 無保護(hù)鋼屋架的耐火極限為0 .25h； 鋼砼屋架的耐火極限主要取決于保護(hù)層厚度，一般保護(hù)層厚度為2530mm，耐火極限為1.501.70h。 2011.341 7.4 影響構(gòu)件耐火極限的因素及提高構(gòu)件耐火極限的措 施 一、影響構(gòu)件耐火極限的因素 （一）完整性 1、砼的含水量 2、構(gòu)件的接縫或填縫材料

17、 （二）絕熱性 1、材料的導(dǎo)溫系數(shù) 2、構(gòu)件的厚度 2011.342 （三）穩(wěn)定性 （1）材料的燃燒性能。 （2）有效荷載量值。 （3）實(shí)際材料強(qiáng)度。 （4）鋼筋混凝土梁支座截面優(yōu)于跨中截面。 （5）鋼筋混凝土T形梁、十字形梁、花藍(lán)形梁優(yōu)于 矩形梁。 （6）鋼筋混凝土梁雙排配筋優(yōu)于單排配筋，二級鋼 優(yōu)于一級鋼。 2011.343 （7）連續(xù)梁優(yōu)于簡支梁。 （8）鋼筋混凝土軸心受壓柱優(yōu)于小偏心受壓柱，小偏心受壓柱優(yōu)于大偏 心受壓柱。 （9）鋼筋混凝土偏心受壓構(gòu)件受拉邊受到保護(hù)時(shí)優(yōu)于受壓邊受到保護(hù)時(shí)。 （10）鋼筋混凝土矩形柱優(yōu)于T形柱、L形柱、工形柱、十字形柱。 （11）靠墻柱優(yōu)于四面受火柱。

18、（12）截面（寬度）較大者優(yōu)于較小者。 （13）鋼筋混凝土構(gòu)件配筋率低者優(yōu)于配筋率高者。 （14）表面抹灰者優(yōu)于未抹灰者。 （15）主筋保護(hù)層厚度大者優(yōu)于保護(hù)層厚度小者。 2011.344 二、提高構(gòu)件耐火極限的措施 1、處理好構(gòu)件接縫構(gòu)造，防止發(fā)生穿透性裂縫。 2、使用導(dǎo)熱系數(shù)較低的材料，或加大構(gòu)件厚度以 提高其絕熱性。 3、使用非燃材料。 4、采用T形、花藍(lán)形和十字形截面梁。 5、改多跨簡支梁為連續(xù)梁。 6、適當(dāng)加大主筋保護(hù)層厚度。 7、采用低合金鋼。 2011.345 8、改配較細(xì)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(xì)的鋼筋配于截面角部和下層。 9、增大截面，主要增大

19、截面寬度，降低配筋率。 10、構(gòu)件表面抹灰并驗(yàn)收厚度。 11、可能時(shí)在柱側(cè)面布置墻體以屏蔽熱量。 12、采用截面長高比接近的矩形。 13、軸心受壓和小偏心受壓柱提高混凝土強(qiáng)度等級。 14、可能時(shí)減小柱偏心距。 2011.346 作業(yè) 1、鋼材為不燃材料，為什么鋼結(jié)構(gòu)在受火后約15分鐘出現(xiàn)變形和倒塌現(xiàn)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(gòu)件耐火極限的措施有哪些？ 2011.347 加氣混凝土的概念加氣混凝土是以硅質(zhì)材料（砂、粉煤灰及含硅尾礦等）和鈣質(zhì)材料（石灰、水泥）為主 要原料，摻加發(fā)氣劑（鋁粉），通過配料、攪拌、澆注、預(yù)養(yǎng)、切割、蒸壓、養(yǎng)

20、護(hù)等工藝過程制成的輕質(zhì) 多孔硅酸鹽制品。 因其經(jīng)發(fā)氣后含有大量均勻而細(xì)小的氣孔，故名加氣混凝土。英文：Autoclaved aerated concrete (AAC)。 2011.348 性能優(yōu)點(diǎn) 1 質(zhì)輕 ：孔隙達(dá)60%80%，體積密度一般為450700kg/m3，為普通混凝土的1/4，粘 土磚的1/3，空心磚的1/2，與木質(zhì)差不多，能浮于水?？蓽p輕建筑物自重，大幅度降低建筑物 的綜合造價(jià)。 2 防火：主要原材料大多為無機(jī)材料，因而具有良好的耐火性能，并且遇火不散發(fā)有害氣體。 耐火700度，為一級耐火材料，100mm厚墻體耐火性能達(dá)225分鐘，200mm厚墻體耐火性能 達(dá)480分鐘。 3

21、隔音：因具有特有的多孔結(jié)構(gòu)，因而具有一定的吸聲能力。10mm厚墻體可達(dá)到41分貝。 4 保溫：由于材料內(nèi)部具有大量的氣孔和微孔，因而有良好的保溫隔熱性能。導(dǎo)熱系數(shù)為 0.11-0.16W/MK，是粘土磚的1/4-1/5。通常20cm厚的加氣混凝土墻的保溫隔熱效果，相當(dāng) 于49cm厚的普通實(shí)心粘土磚墻。 2011.349 5 抗?jié)B：因材料由許多獨(dú)立的小氣孔組成，吸水導(dǎo)濕緩慢，同體積吸水至飽和所需時(shí)間是粘土磚 的5倍。用于衛(wèi)生間時(shí)，墻面進(jìn)行界面處理后即可直接粘貼瓷磚。 6 抗震：同樣的建筑結(jié)構(gòu)，比粘土磚提高2個(gè)抗震級別。 7 環(huán)保：制造、運(yùn)輸、使用過程無污染，可以保護(hù)耕地、節(jié)能降耗，屬綠色環(huán)保建材

22、。 8 耐久：材料強(qiáng)度穩(wěn)定，在對試件大氣暴露一年后測試，強(qiáng)度提高了25%，十年后仍保持穩(wěn) 定。 9 快捷：具有良好的可加工性，可鋸、刨、鉆、釘，并可用適當(dāng)?shù)恼辰Y(jié)材料粘結(jié)，為建筑施 工創(chuàng)造了有利的條件。 10 經(jīng)濟(jì)：綜合造價(jià)比采用實(shí)心粘土磚降低5%以上，并可以增大使用面積，大大提高建筑 面積利用率。 2011.350 7.1 建筑構(gòu)件的燃燒性能 建筑構(gòu)件的耐火性能包括兩部分內(nèi)容：組成構(gòu)建材料的燃燒性能和構(gòu)件的 耐火極限。 建筑構(gòu)件按其燃燒性能 分為四大類： 一、不燃燒體：用不燃材料制成的構(gòu)件。 不燃材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時(shí)不起火、不微燃不炭化的材料。 如磚、石、鋼材、砼(混凝土）等。

23、二、難燃燒體：用難燃性材料做成的構(gòu)件或用燃燒性材料做成而用不燃燒 材料做保護(hù)層的構(gòu)件。 難燃性材料：在空氣中遇到火燒或高溫作用時(shí)難起火、難微燃、難炭化， 當(dāng)火源移走后燃燒或微燃立即停止的材料。如經(jīng)過阻燃處理的木材、瀝青 砼、水泥刨花板等。 2011.351 1)失去穩(wěn)定性：構(gòu)件在試驗(yàn)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(gòu)件失去阻止火焰和高溫氣體穿透或 阻止其背火面出現(xiàn)火焰的性能。 （出現(xiàn)穿透性裂縫或孔隙；在2-3cm處放一新鮮棉花墊 10010020mm，停留時(shí)間10-30秒，發(fā)生炭化或燃燒） 3)失去絕熱性：指分隔構(gòu)件失去隔絕過量熱傳導(dǎo)的性能。 背火面測平均溫度超過初始溫度140或任一測點(diǎn)溫度超 過