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1、 建筑結(jié)構(gòu)的耐火設(shè)計(jì) 1建筑結(jié)構(gòu)耐火的作用與意義 保證建筑物的結(jié)構(gòu)平安是在建筑物內(nèi)開展各種活動(dòng)的基本條件,也是樓內(nèi)的財(cái)產(chǎn)得以依附的基礎(chǔ)。一旦建筑物的主體結(jié)構(gòu)受到毀壞,樓內(nèi)的一切將無所依存?;馂?zāi)是造成建筑物破壞的嚴(yán)峻災(zāi)難之一,燃燒產(chǎn)生的高溫可以對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)峻的影響。 建筑構(gòu)件的強(qiáng)度取決于建筑材料的性能,而建筑材料的性能會(huì)隨著溫度的上升而發(fā)生很大變化。例如,在200時(shí),混凝土的彈性模量可降至常溫下彈性模量的一半;到400時(shí),更降至常溫下彈性模量的15左右。又如到550左右時(shí),鋼材便會(huì)軟化到完全丟失支撐力量。然而在建筑火災(zāi)中,起火區(qū)域的溫度往往可高達(dá)1000左右,這樣的高溫勢必會(huì)大大減低建筑構(gòu)件
2、的強(qiáng)度。因此全部的建筑構(gòu)件都必需具有足夠的耐火性能。 為了防止建筑結(jié)構(gòu)受到損壞,必需在溫度上升接近危急極限之前將火災(zāi)掌握住或?qū)⒒馂?zāi)撲滅。假如在設(shè)定的火災(zāi)條件下,在預(yù)定時(shí)間內(nèi)無法避開構(gòu)件到達(dá)危急極限,那么就必需對(duì)其實(shí)行其他的愛護(hù)措施,甚至更換構(gòu)件的材料。 2建筑構(gòu)件耐火性能的判定 依據(jù)現(xiàn)有規(guī)范,建筑構(gòu)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(gòu)件置于標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)環(huán)境下,從構(gòu)件開頭受熱算起,到其失去支撐力量,或發(fā)生穿透性裂縫,或背火面的溫度上升到設(shè)定溫度(一般取為220)所經(jīng)受的時(shí)間。 標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)環(huán)境是一種人為設(shè)計(jì)的爐內(nèi)燃燒環(huán)境。試驗(yàn)爐內(nèi)氣態(tài)物質(zhì)的溫度根據(jù)規(guī)定的溫度上升曲線變化,這種曲線被
3、稱為標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫升曲線。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織已經(jīng)規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)溫升曲線,我國國家標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)曲線與國際標(biāo)準(zhǔn)全都。 為了真實(shí)反映構(gòu)件性能在高溫作用下的變化,通常應(yīng)當(dāng)用全尺寸建筑構(gòu)件的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。假如可能,還應(yīng)在試件上施加相應(yīng)的荷載,并對(duì)構(gòu)件設(shè)置適當(dāng)?shù)倪吔鐥l件和約束條件。 不過,在實(shí)際火災(zāi)中的溫度變化曲線與標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)曲線是有很大區(qū)分的。因此許多人就對(duì)使用標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)曲線判定構(gòu)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(biāo)準(zhǔn)溫升曲線則常作為耐火性能比較的依據(jù)。 3建筑物耐火設(shè)計(jì)的基本方法 多年來,建筑物的耐火設(shè)計(jì)是根據(jù)處方式防火設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行的,其基本思想是要首先確定建筑物的耐火等級(jí)。
4、這種設(shè)計(jì)過程大體可分為三個(gè)步驟: (a)依據(jù)建筑物的高度、用途、規(guī)模、火災(zāi)危急性、火災(zāi)撲救難度等,確定建筑構(gòu)件應(yīng)具有的耐火極限t1; (b)依據(jù)按國家標(biāo)準(zhǔn),測得有關(guān)構(gòu)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(jié)構(gòu)平安,應(yīng)使t2大于t1;若無法滿意上述條件,則應(yīng)重新選擇構(gòu)件或?qū)?gòu)件實(shí)行愛護(hù)措施,直到滿意要求為止。 同防火設(shè)計(jì)的其他方面一樣,根據(jù)處方式設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行耐火設(shè)計(jì)也存在諸多問題,而依據(jù)性能化防火設(shè)計(jì)的思想進(jìn)行耐火設(shè)計(jì)是另一條合理的途徑。這種方法的基本原則是:緊密結(jié)合特定建筑物的火災(zāi)特性,通過分析計(jì)算來打算建筑構(gòu)件的耐火需要。通過合理設(shè)定與實(shí)際火災(zāi)相吻合的火災(zāi)場景,計(jì)算得到起火房間內(nèi)的溫度隨時(shí)間變化的曲線;在此基礎(chǔ)上依據(jù)特定建筑構(gòu)件的熱物性參數(shù),計(jì)算出該構(gòu)件內(nèi)部的溫度分布;然后依據(jù)這種溫度分布,考慮構(gòu)件材料的力學(xué)性能和載荷狀況,求得構(gòu)件的約束力、熱應(yīng)力及
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