建筑結構的耐火設計

1、建筑結構的耐火制定 1建筑結構耐火的作用與意義 保證建筑物的結構安全是在建筑物內開展各種活動的基本條件，也是樓內的財產得以依附的基礎。一旦建筑物的主體結構受到毀壞，樓內的一切將無所依存。火災是造成建筑物破壞的嚴重災害之一，燃燒產生的高溫可以對建筑結構造成嚴重的影響。 建筑構件的強度取決于建筑材料的性能，而建筑材料的性能會隨著溫度的升高而發(fā)生很大變化。例如，在200時，混凝土的彈性模量可降至常溫下彈性模量的一半；到400時，更降至常溫下彈性模量的15左右。又如到550左右時，鋼材便會軟化到完全喪失支撐能力。然而在建筑火災中，起火區(qū)域的溫度往往可高達1000左右，這樣的高溫勢必會大大減低建筑構件的

2、強度。因此所有的建筑構件都必須具有足夠的耐火性能。 為了防止建筑結構受到損壞，必須在溫度升高接近危險極限之前將火災控制住或將火災撲滅。如果在設定的火災條件下，在預定時間內無法避免構件到達危險極限，那么就必須對其采用其他的保護措施，甚至改換構件的材料。 2建筑構件耐火性能的判定 依據現(xiàn)有規(guī)范，建筑構件的耐火性能是用耐火極限表示的。所謂耐火極限指的是將建筑構件置于標準火災環(huán)境下，從構件開始受熱算起，到其失去支撐能力，或發(fā)生穿透性裂縫，或背火面的溫度升高到設定溫度一般取為220所經歷的時間。 標準火災環(huán)境是一種人為制定的爐內燃燒環(huán)境。試驗爐內氣態(tài)物質的溫度按照規(guī)定的溫度上升曲線變化，這種曲線被稱為標

3、準火災溫升曲線。國際標準化組織已經規(guī)定了標準火災溫升曲線，我國國家標準中的標準火災曲線與國際標準一致。 為了真實反映構件性能在高溫作用下的變化，通常應當用全尺寸建筑構件的試樣進行試驗。如果可能，還應在試件上施加相應的荷載，并對構件設置適當的邊界條件和約束條件。 不過，在實際火災中的溫度變化曲線與標準火災曲線是有很大區(qū)別的。因此很多人就對使用標準火災曲線判定構件耐火性的合理性提出了疑問。但是直到現(xiàn)在還沒有提出更好的解決方法，而標準溫升曲線則常作為耐火性能比較的依據。 3建筑物耐火制定的基本方法 多年來，建筑物的耐火制定是按照處方式防火制定規(guī)范進行的，其基本思想是要首先確定建筑物的耐火等級。這種制

4、定過程大體可分為三個步驟： a依據建筑物的高度、用途、規(guī)模、火災危險性、火災撲救難度等，確定建筑構件應具有的耐火極限t1； b依據按國家標準，測得有關構件在使用載荷作用下的耐火極限t2； c比較t1和t2的大小。為保證建筑物的結構安全，應使t2大于t1；假設無法滿足上述條件，則應重新選擇構件或對構件采用保護措施，直到滿足要求為止。 同防火制定的其他方面一樣，按照處方式制定規(guī)范進行耐火制定也存在諸多問題，而依據性能化防火制定的思想進行耐火制定是另一條合理的途徑。這種方法的基本原則是：緊密結合特定建筑物的火災特性，通過分析計算來決定建筑構件的耐火需要。通過合理設定與實際火災相吻合的火災場景，計算得到起火房間內的溫度隨時間變化的曲線；在此基礎上依據特定建筑構件的熱物性參數，計算出該構件內部的溫度分布；然后依據這種溫度分布，合計構件材料的力學性能和載荷狀況，求得構