建筑构件燃烧性能与耐火极限:决定建筑物耐火等级的关键因素

   日期:2024-07-14     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:465    
核心提示:三级耐火等级建筑物的屋顶承重构件为燃烧体。一般说,钢筋混凝土结构、钢筋混凝土砖石结构建筑可基本定为一、二级耐火等级;砖木结构建筑可基本定为三级耐火等级;以木柱、木屋架承重及以砖石等不燃烧或难燃烧为墙的建筑可定为四级耐火等级。重要的公共建筑应采用一、二级耐火等级的建筑。进行合理的耐火构造设计

1.建筑构件的燃烧性能耐火极限

建筑耐火等级是衡量建筑耐火性能的标准,由建筑构件的燃烧性能和最低耐火极限决定。

1.1建筑构件燃烧性能

(1)不燃物体:如砖墙、砖柱、钢筋混凝土梁、板、柱、钢梁等。

(2)阻燃材料:如阻燃胶合板天花板、阻燃处理木质防火门、木质龙骨板条、抹灰隔墙等。

(3)可燃物体:如木柱、木屋架、木托梁、纤维板天花板等。

1.2 建筑构件的耐火性能

耐火极限定义:建筑构件的耐火极限是指在标准耐火试验中,建筑构件从受火开始到失去稳定性、完整性或绝缘性为止的时间,一般以小时为单位。

1.3 耐火极限较高的建筑的作用:

(1)建筑物发生火灾时,确保一定时间内不遭受损坏和蔓延,延缓和防止火势蔓延。

(2)为人员安全疏散提供必要的疏散时间,保证建筑内人员的安全逃生。

(3)为消防员灭火创造有利条件。

(4)为火灾后建筑的修复和再利用提供有利条件。

一般情况下,如果主体结构耐火性能好,能经受较长时间的火灾,在火灾时受损较小,灾后修复也较快。如韩国“大雁亭”酒店主体结构为钢架结构,外裹混凝土,采用钢筋混凝土楼板。火灾发生后,火势持续一个多小时,但其主体结构仍然完好。再如巴西“安第斯”大厦,为钢筋混凝土框架结构。火灾持续十余小时,其内部装修等可燃物全部烧毁,但其主体结构基本完好。两栋高层建筑事后均进行了修缮,重新利用。

2.建筑构件耐火极限的确定

构件着火情况:

* 墙壁、隔断、门窗:一侧暴露在火中

*楼板、屋面板、天花板:底部受火灾影响

* 梁:两侧及底部暴露在火中

* 柱子:所有垂直表面都可能遭受火灾

(1)隔断组件失去完整性或绝缘性

(2)承重构件失去稳定性

(3)承重隔断构件——丧失稳定性、完整性或绝缘性

2.建筑耐火等级

1、建筑的耐火等级是衡量建筑耐火性能的标准,由建筑构件的燃烧性能和最低耐火极限决定。

单层、多层建筑分类:

(1)九层及以下居住建筑(包括底层设有商业服务网点的居住建筑)和建筑高度不超过24米的其他民用建筑

(2)建筑高度超过24米的单层公共建筑;

(3)建筑高度不超过24米的工业建筑,以及建筑高度超过24米但只有一层的工业建筑。

建筑高度为建筑室外地面至其女儿墙或檐口顶部的高度。(建筑屋顶上的瞭望塔、冷却塔、水箱机房、微波天线机房、电梯间、排气排烟机房、楼梯出口机房等不计入建筑高度及层数。建筑地下室、半地下室顶面距室外地面不超过1.5m的,不计入层数。)

2.建筑耐火等级划分

建筑的耐火等级是根据墙、柱、梁、楼板、屋面承重构件、疏散楼梯、吊顶等主要建筑构件的燃烧性能和耐火极限决定的。

建筑的耐火等级分为四级,其构件的燃烧性能和耐火极限不应低于《建筑设计防火规范》的要求。

民用建筑耐火等级

总之:

一级耐火等级建筑的主体建筑构件均为不燃材料。

二级耐火等级建筑的主要建筑构件,除吊顶不易燃烧外,其余均不燃。

三级耐火等级建筑的屋面承重构件为可燃体。

耐火等级为四级的建筑,除防火墙为不燃构件外,其余构件均为难燃、可燃构件。

一般来说,钢筋混凝土结构、钢筋混凝土砌体结构基本为一级或二级耐火等级;砖木结构基本为三级耐火等级;以木柱、木屋架为承重、以砖、石等不燃或难燃材料作墙体的建筑,为四级耐火等级。

一、二级耐火等级各类民用建筑的耐火极限

各类三级耐火等级民用建筑的耐火极限

3.建筑耐火等级的选择

选择防火等级时要考虑的因素:

(1)建筑物的重要性 (2)使用性质 火灾危险

(3)建筑高度 (4)火灾荷载

重要公共建筑宜采用一级或二级耐火等级建筑。

重要公共建筑是指性质重要、人员密集,发生火灾后损失、影响、人员伤亡较大的公共建筑,如省、市级办公楼、计算机中心、通讯中心、体育馆、影剧院、百货大楼等。

商店、学校、食堂、菜市场等使用一、二级耐火等级建筑有困难的,可以采用三级耐火等级建筑。

楼层较少的其他民用建筑(如住宅建筑)可采用三级或者四级耐火等级。

工业建筑耐火等级的选择:

根据生产的火灾危险性类别和储存物品的火灾危险性类别确定。

分为:A、B、C、D、E。

具体请参见建筑设计防火规范GBJ16-87(2001年版)中的规定。

4.高层建筑抗火设计

1.高层民用建筑分类

(1)十层及以上的居住建筑(包括首层设有商业服务网点的居住建筑)。

(2)建筑高度超过24m且两层以上的其他民用建筑。

2.高层建筑火灾特点

(1)火灾蔓延方式多样、速度快

(2)安全疏散困难

(3)功能复杂,火灾因素多样

(4)灭火困难

3.高层民用建筑耐火等级划分

耐火等级分为一级、二级

4.高层民用建筑耐火等级的选择

(1)高层民用建筑分类:一类建筑、二类建筑

一类高层建筑

住宅建筑:高档住宅建筑;19层及以上的普通住宅建筑

公共建筑:

1.医院

2. 豪华酒店

3、建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000m2的商业建筑、展览建筑、综合建筑、电信建筑、金融贸易建筑

4.建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1500m2的商业、住宅建筑

5、中央及各省(含计划单列市)广播电视建筑物

6.网局级、省级(含计划单列市)电力调度大楼

七、省(含计划单列市)邮政大楼、防灾指挥调度大楼

8. 藏书量超过 100 万册的图书馆和书店

9、重要办公建筑、科研建筑、档案建筑

10、建筑高度超过50m的教学建筑及普通宾馆、办公楼、科研建筑、档案建筑等。

5.提高建筑构件耐火性能和改变燃烧性能的方法

1.适当增加构件的截面尺寸

2.增加钢筋混凝土构件保护层厚度

3.在构件表面做防火保护层

4.在钢梁和钢屋架下制作防火天花板

5. 在构件表面涂抹防火涂料

6.进行合理的耐火结构设计

结构设计的目的是通过采用巧妙的约束来抵抗结构的过度挠度和断裂。合理的结构设计可以延长构件的耐火极限,提高结构的安全性和经济性。

支撑处连接:

在构件的支撑处,两构件可以形成一个连续的整体,通过上部钢筋的作用来传递内力,在火灾时钢结构耐火等级二级,这些上部钢筋受火灾的影响较小。

梁翼缘处理:

翼缘过细、腹板过薄会影响构件的抗火性能。对构件截面温度变化的研究表明,凸角处温度最高,温度越高越容易损坏细长构件。正确的设计如图所示。凸角较多的截面为不利截面。

梁翼缘处理:

翼缘过细、腹板过薄会影响构件的抗火性能。对构件截面温度变化的研究表明,凸角处温度最高,温度越高越容易损坏细长构件。正确的设计如图所示。凸角较多的截面为不利截面。

钢结构防火材料:

1. 混凝土 2. 石膏 3. 矿物纤维 4. 膨胀材料

钢结构防火方法:

.1.现浇法 2.喷涂法 3.粘贴法 4.吊顶法

5.组合方法

钢结构防火涂料分类:

A. 根据所用胶粘剂

1.有机防火涂料 2.无机防火涂料

B.按涂层厚度分

1.薄涂层型(2~7mm,耐火极限:0.5~1.5h)

2.厚涂型(8~20mm钢结构耐火等级二级,耐火极限0.5~3h)

防火涂料能起到防火作用的原因,大致可以概括为以下几点:

防火涂料本身具有阻燃或不燃性能,阻止被保护的可燃基材与空气直接接触,延缓基材着火和燃烧。

防火涂料遇火时分解成不燃的惰性气体,稀释了被保护基材分解出的可燃气体和空气中的氧气,从而抑制燃烧。

燃烧被认为是由自由基引起的链式反应,含氮、磷防火涂料在受热时能分解出一些活性自由基,这些自由基与有机自由基结合,中断链式反应,降低燃烧速度。

膨胀型防火涂料遇火时会膨胀、发泡,形成泡沫隔热层,密封被保护的基材,防止基材燃烧。

钢结构防火涂料的防火原理有三点:

首先,涂层对钢基材起到了屏蔽作用,防止钢部件直接暴露在火焰的高温下。

二是涂层吸热后,一些物质分解,放出水蒸气或其他不燃气体,消耗热量,降低火焰温度和燃烧速度,稀释氧气。

第三,涂层本身多孔、质轻,且受热后形成碳化泡沫层,阻止热量快速传递至钢基体,延缓钢基体强度的降低,从而提高钢结构的抗火极限。

(二)钢结构防火涂料的选择原则

(1)对于外露网架钢结构、轻钢屋架等截面构件较小、振动和挠度变化较大的钢结构,当要求耐火极限小于1.5h时,应采用薄涂型钢结构防火涂料。对于装饰性要求较高的建筑,应优先采用超薄型钢结构防火涂料。

(2)对室内隐蔽钢结构、高层建筑等重要建筑,当要求耐火极限在1.5h以上时,应采用厚涂钢结构防火涂料。

(3)对于露天的钢结构,必须使用适合室外使用的防火涂料。

(4)注意不要采用装饰性防火涂料来保护钢结构。

 
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