结构抗火设计1课件

结构抗火设计结构抗火设计1 火灾案例火灾案例2世贸大楼火灾世贸大楼火灾 3 CCTV新楼新楼4 济南济南奥体中心奥体中心5北大体育馆北大体育馆6俄罗斯教堂俄罗斯教堂78建设中的环球金融中心建设中的环球金融中心9北京护国寺北京护国寺10广州市一火灾现场广州市一火灾现场11蒋介石在台官邸蒋介石在台官邸12山东临沂塑料市场山东临沂塑料市场13南昌一商业大厦南昌一商业大厦14宁波世贸中心宁波世贸中心15某公寓楼某公寓楼16某居民楼某居民楼17 某在建某在建消防指挥部大楼消防指挥部大楼18乍浦火灾扑火现场乍浦火灾扑火现场1920浙江一工艺品厂浙江一工艺品厂21浙江上虞一化工仓库浙江上虞一化工仓库221基本概念基本概念 火灾火灾 防火、耐火与抗火防火、耐火与抗火 耐火极限与耐火等级耐火极限与耐火等级231基本概念基本概念 火灾：火失去控制而蔓延的一种灾害性燃火灾：火失去控制而蔓延的一种灾害性燃 烧现象。烧现象。火灾荷载：建筑物中可燃材料的数量，并火灾荷载：建筑物中可燃材料的数量，并 用火灾荷载密度表示（用火灾荷载密度表示（MJ/m2）。241基本概念基本概念 防火、耐火与抗火：防火、耐火与抗火：结构抗火设计即对结构采取一定的结构抗火设计即对结构采取一定的“防火防火”保护措保护措施，使其满足施，使其满足“结构耐火结构耐火”的时间要求（在一定荷载的时间要求（在一定荷载和约束条件下）。和约束条件下）。防火设计：采取一定的保护措施使建筑或结构不防火设计：采取一定的保护措施使建筑或结构不会受到火灾的侵袭。会受到火灾的侵袭。耐火时间：结构在火灾中不发生破坏而能够持续耐火时间：结构在火灾中不发生破坏而能够持续的时间。的时间。抗火设计：在一定的荷载和约束条件下，使结构抗火设计：在一定的荷载和约束条件下，使结构自身具有抵抗火灾影响的能力。自身具有抵抗火灾影响的能力。251基本概念基本概念耐火等级与耐火极限耐火等级与耐火极限 耐火等级：对建筑物耐火能力要求的分级。耐火等级：对建筑物耐火能力要求的分级。（分为一（分为一四级）四级）耐火极限：构件在标准升温火灾条件下，结耐火极限：构件在标准升温火灾条件下，结 构构件失去稳定性、完整性或绝热性所用的构构件失去稳定性、完整性或绝热性所用的 时间，以小时计。时间，以小时计。影响因素：耐火等级、重要性、部位。影响因素：耐火等级、重要性、部位。（一级（一级四级；墙四级；墙柱柱梁梁楼板；下楼板；下中中上）上）265.1 火灾事故火灾事故 自学自学P162 总结火灾发生的原因，以及从这些火灾中认识到考虑建筑防火，在设计方面应总结火灾发生的原因，以及从这些火灾中认识到考虑建筑防火，在设计方面应注意哪些？注意哪些？275.1 火灾事故火灾事故n防火分区防火分区n防火门设置防火门设置n楼梯间走廊灯设置（逃生通道）楼梯间走廊灯设置（逃生通道）n消防电梯设置消防电梯设置n喷淋灭火装置喷淋灭火装置n火灾报警装置火灾报警装置n起火后的人员撤离起火后的人员撤离n工业建筑可燃物较多，易燃易爆品堆放工业建筑可燃物较多，易燃易爆品堆放285.1 建筑火灾建筑火灾一、火灾发生的条件（同时出现）一、火灾发生的条件（同时出现）（1）存在能燃烧的物质。）存在能燃烧的物质。（2）能持续地提供助燃的空气、氧气或）能持续地提供助燃的空气、氧气或 其他氧化剂。其他氧化剂。（3）具有能使可燃物燃烧的火源。）具有能使可燃物燃烧的火源。火源：加热及烹饪设备、吸烟、电气、明火与火花、自燃、纵火等。火源：加热及烹饪设备、吸烟、电气、明火与火花、自燃、纵火等。29二、综合防火设计二、综合防火设计1.防火规范：防火规范：3031二、综合防火设计二、综合防火设计2.综合防火设计：综合防火设计：从火灾发生的全过程考虑从火灾发生的全过程考虑发现火灾、阻止初期火灾扩大、初期灭火、防止火势扩大、防烟、发现火灾、阻止初期火灾扩大、初期灭火、防止火势扩大、防烟、安全疏散、防止倒塌、正规灭火和救援等过程。安全疏散、防止倒塌、正规灭火和救援等过程。32二、综合防火设计二、综合防火设计n3.性能化防火性能化防火 计算机模拟、材料可燃性等试验、新防火措施、对整个火灾统计分析计算机模拟、材料可燃性等试验、新防火措施、对整个火灾统计分析 目标确定，方法灵活（建筑、消防措施、结构和管理），评估模型验证目标确定，方法灵活（建筑、消防措施、结构和管理），评估模型验证n性能化：给出到达的目标，提出一些问题给出技术指南供参考。性能化：给出到达的目标，提出一些问题给出技术指南供参考。335.2 建筑防火设计概念n人类历史上的城市大火灾n罗马大火 公元64年7月18日罗马发生大火。火势持续了5天。罗马城的4.7万栋房屋有四分之三被大火烧毁，其中包括罗马皇帝尼禄的行宫、灶神庙、朱庇特神庙、凯旋门等重要建筑。n江户大火 1657年3月2日，日本的江户，即今天的东京发生大火，火势持续了两天。n伦敦大火 1666年9月2日，伦敦发生了该市历史上最严重的火灾，火势持续了4天。这场大火烧毁了伦敦城六分之一的建筑物，约1.3万间民房、87座教堂被毁。34n设计的目的：人的安全 财产的安全 周围建筑的安全 防止发生城镇大火5.2 建筑防火设计概念355.2 建筑防火设计概念n综合防火设计的思路针对各个发展阶段制定相关策略起火、初期火灾、轰燃、火灾旺盛期、渐熄。36火灾发展的主要阶段火灾发展的主要阶段 375.2 建筑防火设计概念n起火 基本要求：不得因使用明火和散热器而发生起火。散热 材料使用不燃体 限制内部装修38 初期火灾：燃烧面积小、温度不高、烟少且初期火灾：燃烧面积小、温度不高、烟少且流动缓慢流动缓慢扑灭火灾的最有效时机。扑灭火灾的最有效时机。如室内通风条件差，火灾将因缺氧自动熄灭；如室内通风条件差，火灾将因缺氧自动熄灭；策略：及早发现及时扑救，将火势控制和消灭在起火点上。策略：及早发现及时扑救，将火势控制和消灭在起火点上。措施：自动报警、自动措施：自动报警、自动 喷淋，人工灭火。喷淋，人工灭火。5.2 建筑防火设计概念39n如通风条件较好，室内其他可燃物几乎同时开始燃烧，即产生轰然现象（如通风条件较好，室内其他可燃物几乎同时开始燃烧，即产生轰然现象（t1时刻），火灾随时刻），火灾随即进入全盛阶段。即进入全盛阶段。5.2 建筑防火设计概念 旺燃阶段：初期灭火失败，火势难以控制，处于全面而猛烈的燃烧阶段，室内温度达到最高（可旺燃阶段：初期灭火失败，火势难以控制，处于全面而猛烈的燃烧阶段，室内温度达到最高（可达达1100oC）。持续时间及最高温度与可燃物质量、门窗洞口大小及部位、室内墙体热工性质等）。持续时间及最高温度与可燃物质量、门窗洞口大小及部位、室内墙体热工性质等有关。有关。策略：限制蔓延策略：限制蔓延 措施：防火分隔（平面防火分区、竖向楼层间分区、建筑物之间的防火距离）措施：防火分隔（平面防火分区、竖向楼层间分区、建筑物之间的防火距离）40 当室内温度下降至最高温度的当室内温度下降至最高温度的80%以下时即认为火势进入衰退阶段。以下时即认为火势进入衰退阶段。衰退阶段：温度逐渐降低，可燃物仅剩暗红色余烬及局部微小火苗，温度在较长时间内保持衰退阶段：温度逐渐降低，可燃物仅剩暗红色余烬及局部微小火苗，温度在较长时间内保持200300oC。注意：火灾扑救基于建筑不倒塌注意：火灾扑救基于建筑不倒塌建筑耐火建筑耐火5.2 建筑防火设计概念415.3 防火设计基本知识425.3 防火设计基本知识n建筑分类建筑分类高层建筑按使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度进行分类；高层建筑按使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度进行分类；工业建筑按火灾危险性分类。工业建筑按火灾危险性分类。高层建筑：高层建筑：10层级层级10层以上的住宅及高度超过层以上的住宅及高度超过24m的其他工业与民用建筑为高层建筑的其他工业与民用建筑为高层建筑（单层不属于）。（单层不属于）。435.3 防火设计基本知识n高层建筑分类高层建筑分类44n厂房生厂房生产的火灾产的火灾危险性分类危险性分类45n储存物品的火灾危险性分类储存物品的火灾危险性分类465.3.2 建筑耐火等级n建筑组成：墙、梁、柱、楼板、屋架、门窗、吊顶、楼梯、基础等。475.3.2 建筑耐火等级n燃烧性能和耐火极限是判断建筑构件承受火灾能力的两个基本要素。根据制造材料燃烧性能的不同，建筑构件的燃烧性能分为不燃烧体、难燃烧体、燃烧体三类。1不燃烧体。这类构件在空气中遇明火或在高温作用下不起火、不微燃小炭化，如砖墙、钢屋架、钢筋混凝土等。2难燃烧体。这类构件在空气中遇明火或在高温作用下难起火、难微燃、难炭化，且当火源移开后燃烧和微燃立即停止，如阻燃胶合板、木质防火门、水泥刨花板、术龙骨板条抹灰隔墙等。3燃烧体 。这类构件在空气中遇明火或在高温作用下立即起火或发生微燃，且当火源移开后，仍继续燃烧或微燃，如木柱、木屋架、木梁、木楼板等构件。485.3.2 建筑耐火等级n耐火极限 建筑构件的耐火极限是指构件承受火烧或高温的能力，即对建筑构件按时间一温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到构件失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，一般以小时计。495.3.2 建筑耐火等级n耐火极限的目的：用途、重要性50515.3.3 建筑火灾蔓延方式n火焰延烧：火焰传热速度。n热传导：直接接触的物体与物体间n热对流：空气交换n热辐射：向外放热（防火间距）525.4 初期灭火n初期灭火：针对起火点和火灾初期阶段的设计。初期灭火：针对起火点和火灾初期阶段的设计。n自动报警和自动喷水灭火。自动报警和自动喷水灭火。n了解自动报警系统和自动喷水系统、室内消防栓灭火系统等的特点了解自动报警系统和自动喷水系统、室内消防栓灭火系统等的特点自动报警系统（消防控制室、火灾探测器、火灾报警控制器）自动报警系统（消防控制室、火灾探测器、火灾报警控制器）535.5 防火分隔n火势蔓延：水平和竖向。n阻隔设置防火分区n防火分区：用一定具有耐火能力的墙、楼板等分隔构件，作为一个区域的边界构件，把火控制在一定空间内。545.5 防火分隔n水平防火分区水平防火分区555.5 防火分隔n水平防火分区水平防火分区565.5 防火分隔n水平防火分区水平防火分区575.5 防火分隔n平面布置平面布置设备用房或特殊用房：严格控制设备用房或特殊用房：严格控制商业网点：商业服务网点采用耐火隔墙和不燃烧楼板与住宅分开，出口与住宅隔开。商业网点：商业服务网点采用耐火隔墙和不燃烧楼板与住宅分开，出口与住宅隔开。人员密集场所：应设在首层或二三层；同时面积安全出口报警等符合要求。人员密集场所：应设在首层或二三层；同时面积安全出口报警等符合要求。婴儿和老人生活场所：首层婴儿和老人生活场所：首层58595.5 防火分隔n防火分隔措施防火分隔措施防火墙防火墙防火隔断防火隔断防火门窗防火门窗防火卷帘防火卷帘605.5 防火分隔n防火分隔措施防火分隔措施防火墙：具有四小时以上耐火材料砌筑在独立基础上或框架梁上，形成防火分区。防火墙：具有四小时以上耐火材料砌筑在独立基础上或框架梁上，形成防火分区。615.5 防火分隔n防火分隔措施防火分隔措施防火墙防火墙防火隔断：耐火极限不低于防火隔断：耐火极限不低于2h、用于疏散楼梯间、疏散走道两侧隔墙、面积超过、用于疏散楼梯间、疏散走道两侧隔墙、面积超过100平平米的房屋隔墙。米的房屋隔墙。要求砌至梁板的底部、不留缝隙。要求砌至梁板的底部、不留缝隙。6263645.5 防火分隔n防火分隔措施防火分隔措施穿墙管线与风道：燃油输送管严禁穿过防火墙穿墙管线与风道：燃油输送管严禁穿过防火墙 其他物质应用不燃烧材料在周围紧密堵塞。其他物质应用不燃烧材料在周围紧密堵塞。655.5 防火分隔n防火分隔措施防火分隔措施风道穿过防火墙：设置防火阀门风道穿过防火墙：设置防火阀门665.5 防火分隔n2 剖面防火设计剖面防火设计竖向防火分区：楼板防火竖向防火分区：楼板防火防止火灾从外窗蔓延：窗高差不小于防止火灾从外窗蔓延：窗高差不小于1.5-1.7m。减小窗口面积，增加边梁高度，挑檐等减小窗口面积，增加边梁高度，挑檐等竖井防火分隔：竖井防火分隔：竖井一般要求竖井一般要求1h，楼梯间和电梯井，楼梯间和电梯井2h的井壁，与其他空间分隔的井壁，与其他空间分隔 67685.5 防火分隔n2 剖面防火设计剖面防火设计自动扶梯防火：喷水头、防火卷帘，不燃烧材料自动扶梯防火：喷水头、防火卷帘，不燃烧材料695.5 防火分隔n2 剖面防火设计剖面防火设计中庭防火：水平防火区被破坏，面积应按上下层叠加。中庭防火：水平防火区被破坏，面积应按上下层叠加。自行关闭的防火门窗，耐火极限大于自行关闭的防火门窗，耐火极限大于3h的防火卷帘；灭火报警设备，屋顶耐火极限不小于的防火卷帘；灭火报警设备，屋顶耐火极限不小于1h；疏散等。；疏散等。705.5 防火分隔715.5 防火分隔n2 剖面防火设计剖面防火设计穿楼板管线：采用不燃烧材料填实。穿楼板管线：采用不燃烧材料填实。725.5 防火分隔n3 防火间距防火间距火灾不至于蔓延到相邻建筑物的最小间隔。火灾不至于蔓延到相邻建筑物的最小间隔。n热辐射热辐射n灭火工作空间的要求灭火工作空间的要求n节约用地节约用地7374755.5 防火分隔n3 防火间距防火间距局部不满足时，不满足处做防火处理，但不宜小于局部不满足时，不满足处做防火处理，但不宜小于4m。汽车库防火间隔：表汽车库防火间隔：表5-9 汽车库和修车库不宜合建汽车库和修车库不宜合建765.5 防火分隔n4 消防车道消防车道消防车通行：消防车通行：n街区内的道路应考虑消防车的通行，其道路中心线间的距离不宜大于街区内的道路应考虑消防车的通行，其道路中心线间的距离不宜大于160.0m。当建筑物。当建筑物沿街道部分的长度大于沿街道部分的长度大于150.0m 或总长度大于或总长度大于220.0m 时，应设置穿过建筑物的消防车道。时，应设置穿过建筑物的消防车道。n有封闭内院或天井的建筑物，当其短边长度大于有封闭内院或天井的建筑物，当其短边长度大于24.0m 时，宜设置进入内院或天井的消时，宜设置进入内院或天井的消防车道。防车道。n有封闭内院或天井的建筑物沿街时，应设置连通街道和内院的人行通道（可利用楼梯间）有封闭内院或天井的建筑物沿街时，应设置连通街道和内院的人行通道（可利用楼梯间），其间距不宜大于，其间距不宜大于80.0m。775.5 防火分隔n4 消防车道消防车道消防车通行：消防车通行：n在穿过建筑物或进入建筑物内院的消防车道两侧，不应设置影响消防车通行或人员安全在穿过建筑物或进入建筑物内院的消防车道两侧，不应设置影响消防车通行或人员安全疏散的设施。疏散的设施。n消防车道的净宽度和净空高度均不应小于消防车道的净宽度和净空高度均不应小于4.0m。供消防车停留的空地，其坡度不宜大于。供消防车停留的空地，其坡度不宜大于3%。n环形消防车道至少应有两处与其它车道连通。尽头式消防车道应设置回车道或回车场，环形消防车道至少应有两处与其它车道连通。尽头式消防车道应设置回车道或回车场，回车场的面积不应小于回车场的面积不应小于12.0m12.0m；高层；高层15.0m15.0m；供大型消防车使用时，不宜；供大型消防车使用时，不宜小于小于18.0m18.0m。785.5 防火分隔n城市消防安全城市消防安全做好消防规划，防止或减少火灾向相邻街区蔓延。做好消防规划，防止或减少火灾向相邻街区蔓延。消防规划消防规划n用地分区：易燃易爆建筑选址用地分区：易燃易爆建筑选址n绿化隔离带设置绿化隔离带设置n广场、干道不应小于防火安全距离广场、干道不应小于防火安全距离n水源水源795.6 安全疏散n1.安全分区和安全疏散安全分区和安全疏散安全疏散：根据建筑物使用性质、火灾危险性、人口、面积大小等布置疏散设施。安全疏散：根据建筑物使用性质、火灾危险性、人口、面积大小等布置疏散设施。疏散的安全分区：保障人员疏散时安全可靠，减缓烟气逼近楼梯间的时间。疏散的安全分区：保障人员疏散时安全可靠，减缓烟气逼近楼梯间的时间。80n防烟分区防烟分区每个防烟分区的建筑面积不宜超过每个防烟分区的建筑面积不宜超过500m2，防烟分区不应跨越防火分区。，防烟分区不应跨越防火分区。n固定式挡烟板：平顶下突出梁固定式挡烟板：平顶下突出梁n活动式挡烟板：活动式挡烟板：n防烟卷帘防烟卷帘5.6 安全疏散安全疏散81n疏散路线疏散路线疏散楼梯疏散楼梯房间内人员的疏散房间内人员的疏散5.6 安全疏散安全疏散825.6 安全疏散8384855.6 安全疏散安全疏散n安全出口、房间疏散门的净宽度不应小于安全出口、房间疏散门的净宽度不应小于0.9m，疏散走道和疏散楼梯的净宽度不应小于，疏散走道和疏散楼梯的净宽度不应小于1.1m；n不超过不超过6 层的单元式住宅，当疏散楼梯的一边设置栏杆时，最小净宽度不宜小于层的单元式住宅，当疏散楼梯的一边设置栏杆时，最小净宽度不宜小于1.0m。n剧院、电影院、礼堂、体育馆等人员密集场所的疏散走道、疏散楼梯、疏散门、安全出口的剧院、电影院、礼堂、体育馆等人员密集场所的疏散走道、疏散楼梯、疏散门、安全出口的各自净宽度应按每各自净宽度应按每100 人不小于人不小于0.6m 的净宽度计算，且不应小于的净宽度计算，且不应小于1.0m；边走道的净宽度不；边走道的净宽度不宜小于宜小于0.8m。86875.6 安全疏散安全疏散n地下建筑地下建筑安全出口有两个以上，直通室外。当建筑面积小于等于安全出口有两个以上，直通室外。当建筑面积小于等于100m2 时，可设置时，可设置1 个安全出口。个安全出口。疏散距离疏散距离885.6 安全疏散安全疏散n走道疏散走道疏散从房间门到达室外安全场所及多高层建筑从房门道达封闭楼梯间的过渡空间。从房间门到达室外安全场所及多高层建筑从房门道达封闭楼梯间的过渡空间。疏散距离疏散距离疏散走廊宽度疏散走廊宽度安全出口安全出口楼梯间：普通楼梯间、封闭楼梯间、防烟楼梯间、剪刀楼梯楼梯间：普通楼梯间、封闭楼梯间、防烟楼梯间、剪刀楼梯895.6 安全疏散n5.消防救助避难层 高度超过100m的公共建筑设置避难层n15层设置一个避难层n楼梯间错层n面积为每平米5人屋面层大平台消防电梯90n5.消防救助消防电梯91925.7 建筑耐火设计建筑耐火设计n相关规范相关规范建筑钢结构防火设计规范建筑钢结构防火设计规范建筑结构防火设计规范建筑结构防火设计规范935.7 建筑耐火设计建筑耐火设计n1.混凝土构件耐火混凝土构件耐火强度强度弹性模量弹性模量混凝土爆裂混凝土爆裂保护层厚度影响保护层厚度影响预应力钢筋混凝土楼板（保护层、防火涂料）预应力钢筋混凝土楼板（保护层、防火涂料）94混凝土受火变化n（1）混凝土的抗压强度在）混凝土的抗压强度在400以内变化不大；超过以内变化不大；超过400 以后，降低幅度明显增大，超过以后，降低幅度明显增大，超过900 以后，强度不到常温下的十分之一。以后，强度不到常温下的十分之一。n（2）轻骨料混凝土与石子骨料的影响不同；）轻骨料混凝土与石子骨料的影响不同；n（3）水灰比的影响应予考虑；）水灰比的影响应予考虑；n（4）抗压强度随高温下暴露时间的长短而变化。）抗压强度随高温下暴露时间的长短而变化。95高温下常用结构钢的性能高温下常用结构钢的性能（1）试验方法和设备）试验方法和设备（2）高温下的强度）高温下的强度（3）高温下的弹性模量）高温下的弹性模量（4）泊松比）泊松比（5）蠕变）蠕变（6）本构关系）本构关系96n现浇混凝土现浇混凝土n砌块包砌砌块包砌n防火砂浆防火砂浆n防火涂料防火涂料n耐火钢耐火钢高温下常用结构钢的保护高温下常用结构钢的保护 97主要特点：主要特点：（1）钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高而降）钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高而降低，屈服台阶越来越小。低，屈服台阶越来越小。300以后则无明显的以后则无明显的屈服极限。屈服极限。（2）在）在180370 之间，钢材出现蓝脆现象（表之间，钢材出现蓝脆现象（表面氧化膜呈现蓝色，且极限强度有所提高，但材料面氧化膜呈现蓝色，且极限强度有所提高，但材料变脆）。变脆）。（3）当温度超过）当温度超过400 时，钢材弹性模量和强度时，钢材弹性模量和强度开始急剧下降，开始急剧下降，650 以后基本丧失承载力。以后基本丧失承载力。98n（1）构件用耐火钢的高温屈服强度高出普通结构钢很多。当）构件用耐火钢的高温屈服强度高出普通结构钢很多。当600时，结构用耐火钢的屈服时，结构用耐火钢的屈服强度高于强度高于2/3室温强度，弹性模量仍保持室温的室温强度，弹性模量仍保持室温的75%以上。以上。n（2）温度达到）温度达到400450 后，耐火高强螺栓的力学性能指标均比结构耐火钢下降快。后，耐火高强螺栓的力学性能指标均比结构耐火钢下降快。600 时，强度仅为常温的时，强度仅为常温的30%左右。左右。993.建筑防耐火构造建筑防耐火构造玻璃幕墙：不燃烧材料填实缝隙。玻璃幕墙：不燃烧材料填实缝隙。隔墙构造：走道两侧隔墙应采用耐火极限不小于隔墙构造：走道两侧隔墙应采用耐火极限不小于1h的不燃烧体。纤维石膏板。的不燃烧体。纤维石膏板。顶棚防火构造顶棚防火构造建筑装饰与防火建筑装饰与防火1003.建筑防耐火构造建筑防耐火构造4.建筑装饰与防火建筑装饰与防火装修材料：燃烧体，火灾荷载装修材料：燃烧体，火灾荷载 防火涂料使用防火涂料使用101谢谢观赏！2020/11/5102