消防工程学---第6-9章-建筑材料与构件ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第6章 建筑材料的高温性能 第7章 建筑构件的耐火试验 第8章 建筑物的耐火等级 第9章 钢结构耐火设计 第10章 防火分区与防烟分区 第11章 安全疏散 第12章 总平面防火设计 第13章 室内装修防火设计,第二部分 建筑火灾被动防护,第6章 建筑材料的高温性能 第7章 建筑构件的耐火试,1,6.1 概述,建筑物组成：各种建筑材料。,结构材料承受荷载；,装修材料美化环境（生活或工作环境）；,功能材料保温、隔热、防水等,第6章 建筑材料的高温性能,6.1 概述 建筑物组成：各种建筑材料。第6章 建筑材料的高,2,建筑材料高温性能建筑物火灾危险性大小和发生火灾后火势扩大蔓延速度。,结构材料：火灾高温作用下力学强度降低建筑物的安全。,研究建筑材料在火灾高温下各种性能，在建筑防火设计中科学合理地选用建筑材料，以减少火灾损失,建筑材料高温性能建筑物火灾危险性大小和发生火灾后火势扩,3,燃烧性能,包括着火性、火焰传播性、燃烧速度和发热量等。,力学性能,高温作用下，力学性能(如强度性能)随温度变化关系。保证结构材料在火灾高温作用下保持一定强度。,发烟性能,燃烧生烟危害人身，妨碍人员疏散和消防扑救，烟气窒息。,研究建筑材料高温下的性能包括以下五个方面,燃烧性能 研究建筑材料高温下的性能包括以下五个方面,4,毒性性能,材料燃烧或热解中产生毒气。建筑火灾人员80因中毒死，研究材料潜在毒性。,隔热性能,材料导热系数和热容量最重要；材料膨胀、收缩、变形、裂缝、熔化、粉化等影响隔热性能。,毒性性能,5,高温下材料性能：根据材料种类、使用目的和作用等确定侧重研究的内容。例如：,砖、石、混凝土、钢材等无机材料（不燃），侧重高温下物理力学性能及隔热性能。,塑料、木材等有机材料（可燃），建筑中装修和装饰，侧重高温性能时燃烧性能、发烟性能及潜在毒性性能。,本章着重介绍钢材、混凝土等建筑材料的高温性能，以及建筑材料燃烧性能分级及试验方法。,高温下材料性能：根据材料种类、使用目的和作用等确定侧重研究的,6,6.2 钢材的高温性能,建筑用钢材：钢结构用钢材(各种型材、钢板)和钢筋混凝土结构用钢筋两类。严格技术控制下生产的材料。,优点：强度大、塑性和韧性好、品质均匀、可焊可铆、制成的钢结构重量轻。,防火：钢材不燃性材料，耐火性能很差。,6.2 钢材的高温性能建筑用钢材：钢结构用钢材(各种型材、钢,7,6.2.1 钢的冶炼与分类,钢的冶炼,主要成分：铁和碳，含碳量2以下。,冶炼：熔融生铁高温氧化碳含量降低到预定范围杂质含量降低到允许范围。,冶炼方法分类：空气转炉炼钢法、氧气转炉炼钢法和平炉炼钢法。,冶炼过程注意：铁被氧化成氧化铁，影响钢材质量，脱氧。,根据脱氧程度的不同钢可分：沸腾钢(脱氧不完全)、镇静钢(完全脱氧)和半镇静钢(脱氧程度介于沸腾钢与镇静钢之间)。,6.2.1 钢的冶炼与分类,8,钢的分类,按化学成分:碳素钢和合金钢。,碳素钢,主体为铁、碳，含碳量小于2。含碳量0.6-高碳钢。,合金钢,普通低碳钢基础+少量合金元素(硅、锰、铬、钛、钒等）保证钢的良好塑性、韧性，提高钢强度。,低合金钢合金元素总含量10。,钢的分类,9,6.2.3 建筑钢材的高温性能,强度,随温度而，降低的幅度因钢材温度高低和钢材种类而不同。广泛使用普通低碳钢力学性质随温度升高的变化特性如图61所示。,由图可见：,250，下降；温度=500时强度降低约50，600时降低约70。,钢材屈服点随温度升高逐渐降低，在500时约为常温的50。,6.2.3 建筑钢材的高温性能,10,消防工程学-第6-9章-建筑材料与构件ppt课件,11,导热系数,在常温下导热系数为58W(m)，约为混凝土的38倍。随着钢材温度升高，导热系数逐渐减小，当温度达到750时，导热系数几乎变成了常数，约为30W(m)。,钢材导热系数大是造成钢结构在火灾条件下极易破坏的主要原因之一。,导热系数,12,6.3 混凝土的高温性能,组成：胶凝材料、水和粗、细骨料拌合物一定时间硬化人造石材。,分类：,按照表观密度大小：重混凝土(密度2600kg/m3)、普通混凝土(1900-2500kgm3)、轻混凝土(8001900)。,重混凝土:骨料重晶石、铁矿石，屏蔽X/Y射线。,普通混凝土:骨料天然砂、石子，应用最广（桥梁承重、道路路面等）。,轻混凝土：轻骨料混凝土、多孔混凝土及无砂大孔混凝土，有保温隔热要求的墙体、屋面等，标号高的轻骨料混凝土也用于承重结构。,6.3 混凝土的高温性能组成：胶凝材料、水和粗、细骨料拌,13,混凝土的高温力学性质,强度：抗压强度等在此略,混凝土的高温力学性质,14,混凝土构件在火灾时升温速度及内部温度分布，混凝土热学性质和构件的截面尺寸、形状等。,导热系数,普通混凝土常温下导热系数1.63W(m)，随T升高而减小；500时为常温80，1000时常温的50。,比热,温度升高时比热缓慢，火灾高温下混凝土比热取常值921J(kg)。,密度,升温条件下，混凝土因内部水分蒸发和发生热膨胀，密度降低。普通混凝土密度随其温度变化关系为：,24000.56,T,(6-1),普通混凝土在高温下的密度；,T,-混凝土温度。,混凝土的热学性质,混凝土构件在火灾时升温速度及内部温度分布，混凝土热学性质和,15,6.4 其它建筑材料的高温性能,石材,粘土砖,砂浆,石膏,石棉水泥材料,玻璃,防火隔热材料,无机纤维材料：矿渣棉、岩棉、玻璃棉、硅酸铝纤维。,粉状和粒状材料：膨胀珍珠岩等,6.4 其它建筑材料的高温性能石材,16,第7章 建筑构件的耐火试验,7.1 建筑构件耐火性能,建筑物：建筑构件组成。耐火能力取决于建筑构件抵抗火的能力。,包括：组成构件材料的燃烧性能、构件耐火极限。,第7章 建筑构件的耐火试验7.1 建筑构件耐火性能,17,构件的燃烧性能,1)不燃性材料：火烧或高温不起火、不微燃、不炭化。如钢材、混凝土、砖、砂浆、石材、陶瓷棉砖、石膏板、石棉瓦等。,2)难燃性材料：火烧或高温难起火，火源移走燃烧停止。阻燃处理木材、塑料、板条抹灰隔墙等。,3)可燃性材料：明火和高温起火，火源移走燃烧。如天然木材、竹子、塑料制品等。,4)易燃性材料：凡达不到可燃性等级的材料。如油毡、装饰用的锦缎等。,构件的燃烧性能,18,构件的耐火极限,耐火极限：标准耐火试验中，构件受到火作用时到失去稳定性或完整性或绝热性(隔火作用)止，这段抵抗火作用的时间，(h)。,失去稳定性:试验过程中失去承载能力或抗变形能力承重构件。如墙、梁或板、柱。,失去完整性：分隔构件(楼板、屋面板、门、窗、墙体、吊顶等)当其一面受火作用时，试验过程中，构件出现穿透性裂缝，火穿过空隙，火焰穿过构件，使其背面可燃物起火。构件失去阻火和阻高温烟气穿透或阻止背面出现火焰的性能。,失去绝热性：分隔构件失去隔绝过量热传导性能。试验中，试件背火面测点平均温度超过初始温度140，或背火面任一测点温度超过初始温度180时构件失去绝热性。,构件的耐火极限,19,耐火极限的判定条件,国标建筑构件耐火试验方法分隔构件、承重构件及具有承重、分隔双重作用的承重分隔构件。,分隔构件：隔墙、吊顶、门、窗等，构件失去完整性或绝热性时，构件达到耐火极限。耐火性由完整性、绝热性两个条件共同控制。,承重构件：梁、柱、屋架等无隔断火焰失去稳定性单一条件判断承重构件是否达耐火极限。,承重分隔构件：承重墙、楼板、屋面板等具有承重、分隔双重功能构件在试验中失去稳定性或完整性或隔热性任何一条时，构件即达到耐火极限耐火极限由三个条件共同控制。,耐火极限的判定条件,20,耐火极限的意义,对建筑构件进行耐火试验，研究构件的耐火极限，可以为正确制定和贯彻建筑防火法规提供依据，为提高建筑结构耐火性能和建筑物的耐火等级，降低防火投资，减小火灾损失提供技术措施，也和火灾烧损后建筑结构加固补强工作直接相关。,我国防火设计中，构件的耐火极限是衡量建筑物耐火等级的主要指标，而承重构件的耐火极限是结构能否于火灾中保持稳定而不倒塌的惟一保证。,耐火极限的意义,21,第八章 建筑物耐火等级,本章重点：,建筑物耐火等级的分级标准：构建耐火极限的选定；构建燃烧性能特点。,高层民用建筑耐火等级的分级标准：高层民用建筑的划分标准。,建筑物耐火等级的选定：高层民用建筑耐火等级的选定。,本章难点：,高层民用建筑耐火等级的选定。,第八章 建筑物耐火等级本章重点：,22,耐火等级：衡量建筑物耐火程度的分级标准。,规定建筑物耐火等级：建筑防火设计技术措施。不同类型、性质建筑物耐火等级要求不同消防安全、节约投资。,建筑物耐火等级作用：,火灾时，确保其,一定时间内,不破坏，不传播火灾，延缓和阻止火势的蔓延；,人们安全疏散提供必要的疏散时间，保证建筑物内的人员安全脱险；,消防人员扑救火灾创造条件；,为建筑物火灾后修复提供可能。,耐火等级：衡量建筑物耐火程度的分级标准。,23,8.1 建筑物耐火等级的划分,性质、重要程度、规模大小、层数高低和火灾危险性耐火（要求）不同。,一、建筑物耐火等级分级标准,建筑物耐火等级：由组成建筑物的墙、柱、梁、楼板、屋顶承重构件和吊顶等主要建筑构件的,燃烧性能,和,耐火极限,决定的。,按照我国建筑设计、施工及建筑结构的实际情况，并考虑到发展趋势，分为四个级别(见表8-1)。,建筑物所要求的耐火等级确定之后，其各种建筑构件的燃烧性能和耐火极限均不应低于表中相应耐火等级的规定（标准）。,8.1 建筑物耐火等级的划分性质、重要程度、规模大小、层数,24,燃烧性能 耐火等级,和耐火极限h 构件名称,一 级,二 级,三 级,四 级,墙,防火墙,非燃烧体,4.00,非燃烧体,4.00,非燃烧体,4.00,非燃烧体,4.00,承重墙、楼梯间、电梯井的墙,非燃烧体,3.00,非燃烧体,2.50,非燃烧体,2.50,难燃烧体,0.50,非承重外墙，疏散走道两侧的隔墙,非燃烧体,1.00,非燃烧体,1.00,非燃烧体,0.50,难燃烧体,0.25,房间隔墙,非燃烧体,0.75,非燃烧体,0.50,非燃烧体,0.50,难燃烧体,0.25,柱,支承多层的柱,非燃烧体,3.00,非燃烧体,2.50,非燃烧体,2.50,难燃烧体,0.50,支承单层的柱,非燃烧体,2.50,非燃烧体,2.00,非燃烧体,2.00,燃烧体,梁,非燃烧体,2.00,非燃烧体,1.50,非燃烧体,1.00,难燃烧体,0.50,楼板,非燃烧体,1.50,非燃烧体,1.00,非燃烧体,0.50,难燃烧体,0.25,屋顶承重构件,非燃烧体,1.50,非燃烧体,0.50,燃烧体,燃烧体,疏散楼梯,非燃烧体,1.50,非燃烧体,1.00,非燃烧体,1.00,燃烧体,吊顶(包括吊顶格栅),非燃烧体,0.25,难燃烧体,0.25,难燃烧体,0.15,燃烧体,燃烧性能 耐火等级 一 级 二,25,构件耐火极限选定原则,在建筑结构中，,楼板,直接承受着人和物品等的重量，并将之传给,梁、墙、柱,等构件最基本的承重构件。,划分建筑物耐火等级时选择楼板耐火极限作基础,。,确定各耐火等级建筑物中楼板耐火极限后，其他构件耐火极限根据在建筑结构中的地位，与楼板相比较而确定。,建筑结构中地位比楼板重要，如梁、柱、承重墙等，其耐火极限高于楼板；比楼板次要者，如隔墙、吊顶等，其耐火极限低于楼板。,构件耐火极限选定原则,26,楼板耐火极限值具体选定,根据我国火灾发生实际情况和建筑构件构造特点。,火灾统计表明，我国95火灾延续时间均在2h以内，1h内扑灭的火灾约占80，在1.5h以内扑灭的火灾约占90。,此外，建筑物中大量使用的普通钢筋混凝土空心楼板，保护层厚度为10mm，其耐火极限约为1.0h；现浇钢筋混凝土整体式楼板耐火极限1.5h。,故将二级耐火等级,建筑物楼板,耐火极限选为1.0h,；一级选为1.5h；三、四级分为0.5h、0.25h。,其他建筑构件耐火极限，以二级耐火等级建筑物为例，楼板由梁支承，梁的耐火极限楼板(1.5h)