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防火防爆技术讲稿7
5、火灾与火灾的基本过程
(1)火灾的概念
火灾是一种失去认为控制并造成一定损害的燃烧过程,即在时间和空间上失去控制造成一定损害的燃烧过程。
在人类出现之前,它表现为自然火灾,如森林火灾、草原火灾以及煤炭自燃等,今天这种火灾依然存在。
随着科学技术的进步与发展,人类面临的火灾现象更加复杂化和多样化。
如可燃物的种类大大增加;各种能源形式和各类电子产品的使用,使得导致火灾的因素更为复杂、多样和隐蔽;建筑、交通和航天的发展,使火灾环境大为复杂,从天上到地下、从固定到移动等各种环境中,均可能发生火灾。
(2)火灾要素
发生火灾的基本要素是可燃物、助燃物和点火源以及他们之间的相互作用,构成一个燃烧三角形。
火灾是在一定条件下发生的剧烈的化学反应,因此,常伴随有发热发光等物理化学现象。
此外还有燃烧波的存在。
在不同受限空间火灾发生发展也不同,因此火灾是非常复杂的过程。
(3)火灾的基本过程
以室内火灾为例来介绍火灾发展的几个基本阶段。
根据室内火灾温度随时间的变化特点,将火灾分为三个阶段:
初起阶段、发展阶段和熄灭阶段。
——初起阶段
室内发生火灾后,最初只是起火部位及其周围可燃物着火燃烧,这时火灾好象是在敞开空间里燃烧一样。
这种局部燃烧形成之后,由于可燃物数量不多,烧完后自行熄灭;或者手通风供氧条件支配,以很慢的燃烧速度继续燃烧;如果有足够的可燃物质,又有良好的通风条件,则火灾迅速发展到整个房间,使室内火灾进入到猛烈燃烧的发展阶段。
初起阶段的特点是火灾范围不大,室内平均温度较低,火灾蔓延速度较慢,此时是灭火的最有利时机,应争取在此期间内,尽早发现火灾,及时扑灭火灾。
达到起火不成灾的目的。
——发展阶段
在火灾初起阶段后,火灾范围迅速扩大,当火灾房间温度达到一定值时,积聚在房间内的可燃性可燃气体突然起火,使整个房间都充满火焰,房间内所有可燃物表面部分都要卷入燃烧之中,燃烧很猛烈,温度升高很快。
这种房间内有局部燃烧向全室内燃烧过渡的现象成为轰燃。
轰燃是室内火灾最显著的特征之一,它标志发展阶段的开始,人们若在轰燃之前还没冲室内逃出,则很难幸存。
轰燃发生后,房间内所有的可燃物都在猛烈燃烧,放热速度很大,室内温度急剧上升,并继续保持高温,室内最高温度可以达到1100℃左右。
火焰、高温烟气从房间的开口大量喷出,把火灾蔓延到建筑物的其他部分。
室内高温还对建筑物构件产生热作用,使建筑物构件的承载能力下降,甚至造成建筑物局部或者整体倒塌的现象。
——熄灭阶段
在火灾发展阶段之后,随着室内可燃物数量的不断减少,其挥发物质也不断减少,火灾的燃烧速度递减,温度逐渐降低。
当室内平均温度降低到最高温度值的80%时,则认为火灾进入熄灭阶段。
随后,室内温度明显下降,直到把房间内的全部可燃物烧光,室内外温度趋于一致,才宣告火灾结束。
因此,火灾的成长过程可以用如图1表示。
图1火灾发生的阶段
火灾早期阶段是整个火灾的重要环节,从安全的观点来看,所谓的火灾早期阶段是指轰燃或者说剧烈的不可控制的燃烧发生之前的阶段。
在这一阶段室内人员和财产尚未受到严重威胁。
从火灾的发展过程来看,如果能在火灾的早期阶段将其发现并采取措施,会大大降低火灾损失。
其实,在火灾发生的早期阶段,处于火源中心的各种物质(材料)均是以热分解的方式在进行较平缓的受热行为,所以火灾早期阶段的特性主要与可燃物本身的物性有关。
因为火灾早期阶段涉及的燃烧主要是自由燃烧。
描述早期火灾特性的参量通常包括以下参量:
(1)热释放速率;
(2)烟气释放量及成分;(3)烟气毒性;(4)熔点等。
可燃物在火灾早期阶段释放的烟气如一氧化碳、二氧化碳、氧化氮、氯化氢等气体小分子以及将要发生火灾的系统的温度变化,是火灾探测的依据。
为了研究受限空间内火灾的发展过程,规定在长宽高的比例相差不大、体积约为
的室内测量,获得室内火灾温度-时间曲线,如图2所示。
图中的曲线A表示可燃固体火灾温度-时间曲线,曲线B表示可燃液体火灾的温度-时间曲线。
为了便于比较和重复,各国都绘制了自己标准的室内火灾温度-时间曲线值。
图2中,曲线B表明可燃液体(以及热熔塑料)火灾的温升率很快,在相当短的时间内,温度可以达到1000℃左右。
着火区面积不变,即形成固定面积的池火,则火灾基本上按正常的速率燃烧。
若形成流淌火,燃烧强度将迅速增大。
这种火灾几乎没有多少探测时间,供初期灭火的时间也很有限,加上室内迅速出现高温,极易对人和建筑物造成严重危害。
因此防止和扑救这类火灾还应才去一些特别的措施。
图2室内火灾典型的温度-时间曲线
若油罐发生火灾,由于火焰在油层深度方向的热辐射、热对流以及通过罐壁和油层的热传导,使油品下部的积水层逐渐达到沸腾,燃烧着的油品从储罐中喷溅出来,形成巨大的火柱,这就是扬沸现象。
扬沸使得火灾迅速蔓延,造成巨大的损失,因此,发生火灾时,应该设法防止这种现象发生。
6、火灾爆炸事故及其灾害特点
(1)火灾爆炸的危害性
火灾爆炸事故往往造成群死群亡,厂毁人亡,造成巨大的财产损失和人员伤亡。
例如在煤矿,爆炸与火灾事故频繁发生,其造成的损失有目共睹,尤其是煤矿井下空间狭小局促,发生事故后,人员逃生困难,其危害更为严重。
对火灾:
主要包括毒害烟气造成缺氧窒息和中毒、高温灼伤等危害。
高温灼伤:
尽管大部分火灾伤亡源于是吸入有毒有害烟气,但火灾最明显的危害在于其产生的大量热量,其中一部分由烟气携带,火焰和高温烟气辐射大量的热,人体皮肤在温度约为45℃时即由痛感,吸入150℃或更高的烟气引起人体内部灼伤。
缺氧:
人体组织缺氧导致神经、肌肉活动能力下降、呼吸困难,人脑缺氧3Min以上就会发生损坏,一般情况下如果火灾尺度小而且通风良好时,缺氧并不是主要问题,然而在发生轰燃时可能在很大的火灾区域内使氧气被消耗尽,造成缺氧。
烟气中的毒害气体:
所谓烟气是指火灾过程中由于可燃物热解或燃烧时所产生的弥漫在烟气中的全部产物,包括气相产物、液相产物和固相颗粒,还有一些络和物有机分子团、自由基团等。
烟气的危害程度与这些组分的作用有关,以下是几种主要毒害成份对人体的作用:
——水蒸气:
本身对人体无害,但有时一些酸气如HCL等溶解在细小的水滴中形成盐酸危害人体;
——二氧化碳:
在某些火场中其浓度可以达到15%,主要是刺激人的呼吸中枢,导致呼吸急促,烟气吸入量增加;
——一氧化碳:
是致死的主要燃烧产物,其毒性在于:
对血红蛋白的高亲和性比氧气高250倍左右,阻碍了血液中氧气的输送,引起头痛、虚脱,神智不清,肌肉调节失调等
——颗粒:
吸入颗粒对肺造成损害,刺激眼睛视力下降,同时使火场能见度降低,逃生困难。
——HCN:
使人体组织细胞停止呼吸,引起目眩。
虚脱、神智不清
——硫化氢:
对眼睛、上呼吸道粘膜刺激,高浓度时引起呼吸中枢麻痹
——HCL:
刺激眼睛、上呼吸道粘膜,引起窒息
——氨气、HF:
刺激眼睛、上呼吸道粘膜,引起肺气肿
——二氧化硫:
刺激眼睛、上呼吸道支气管粘膜有刺激,导致气管阻塞
——氯气:
刺激眼睛、上呼吸道和肺组织刺激,引起流泪、喷嚏、咳嗽、肺气肿、呼吸困难
——二氧化氮:
对支气管、肺泡都有危害
一般地,烟气生成速率、生成量、成分和性质是由可燃物性质、燃烧状况、房屋结构特点等因素决定。
火灾中燃烧产生的烟气主要包括三类物质:
热解或燃烧过程中产生的气体或蒸气;被分解或凝聚形成的固体颗粒和液体颗粒;被火焰加热而带入上升卷流中的大量空气。
火灾过程中燃烧产物不但影响火场中人员的逃生行为,而且影响到救援人员的救生行为与灭火行为。
Ø不利的方面:
烟雾弥漫使火场能见度降低,看不见方向,妨碍采取有效措施抢救人员和重要物资;威胁火场中人员的安全,使人员面临缺氧窒息和中毒的危险;受热气体对流和热辐射可能引起其他可燃物的燃烧,造成火势蔓延,有些不完全燃烧的产物还能与空气混合物形成爆炸混合气体,使火场情况更加复杂,引起人员的严重伤亡和财产损失。
Ø有利的方面:
大量的完全燃烧产物弥漫在燃烧区域附近,降低了空气中的氧含量,阻止燃烧继续进行,利于灭火。
一般二氧化碳和水蒸汽等惰性气体浓度达到30~35%时,可以中止一般物质的燃烧。
可以根据烟雾的特征和流动方向来判别燃烧物质,判断火源位置和火势蔓延方向。
对爆炸:
冲击波、破片及二次破片效应、高温、毒害气体等
——破片和二次破片效应:
由于爆炸产生巨大的初始动能,爆炸产生的破片(主要是装药壳体或者存储容器破裂产生的碎片等)造空气中飞行很远的距离,并伤害飞行过程中遇到的目标。
二次破片主要爆炸场内的物体(如玻璃窗户等)在爆炸冲击波作用下产生的破片,其对人体可能造出造成伤害。
——高温和毒害气体:
与火灾相同,爆炸过程是大量能量的瞬间释放,爆炸事故往往产生高温和大量的毒害烟气。
如煤矿瓦斯煤尘爆炸,由于煤尘颗粒燃烧反应不充分,形成大量的一氧化碳等毒害气体。
此处不赘述。
——引起二次事故。
(2)复杂性
一般发生火灾爆炸都有三个要素,即着火源、可燃物和氧化剂。
对着火源而言就有各种不同的着火源,如:
明火、化工过程中的反应热、分解热等、热辐射、高温热表面、撞击或摩擦火花、绝热压缩、电气火花、静电放电、雷电、日光照射等。
对可燃物而言,其种类更多更复杂,有气体、液体和固体,尤其是化工行业,许多中间产物和成品大多为是可燃物质。
另外,一般发生火灾或爆炸后,房屋倒塌、设备摧毁、人员伤亡,给事故分析和调查带累不少困难。
(3)突然性
虽有事故征兆,但是一方面由于目前火灾、爆炸事故监测报警手段的可靠性、实用性等方面的限制,另一方面许多生产操作管理人员对安全生产的认识不足,对事故发生发展的规律认识和了解不够,火灾爆炸事故往往是在人们意想不到的时候突然发生。
因此,尤其对火灾爆炸这种恶性灾害事故,及早发现和消除事故隐患,火灾的早期监测和发现对扑救是至关重要的。
七、建筑防火防爆
1、引言
火灾是生产生活中常见的一类事故,其存在的年代久远。
在人类出现之前,它表现为自然火灾,如森林火灾、草原火灾以及煤炭自燃等,今天这种火灾依然存在。
随着科学技术的进步与发展,人类面临的火灾现象更加复杂化和多样化。
材料科学的发展,使得可燃物的种类大大增加;各种能源形式和各类电子产品的使用,使得导致火灾的因素更为复杂、多样和隐蔽;建筑、交通和航天的发展,使火灾环境大为复杂,从天上到地下、从固定到移动等各种环境中,均可能发生火灾。
火灾一直伴随着人类的社会经济活动,因此人类一直与火灾搏斗,保护所创造的财富,使其免于火灾损失,而现今人类必须深刻认识这些复杂的火灾现象的基本规律,才能开展有效的火灾防治工作。
广义地说,凡是在时间或者空间上失去控制的燃烧都是火灾(GB5907-86《消防基本术语》)。
工业与民用建筑火灾也是火灾防治中的重要方面。
根据火灾类型的不同,其特点也有所不同。
例如在高层建筑中,由于其楼层多,功能全,人员密集,装饰布置可燃材料品种多样、电气设备以及配电线路密如蛛网、管道竖井纵横交错等特点,因而具有如下特点:
Ø造成其火灾隐患多,危险性大,由烟头或线路事故引发的说在事故屡见不鲜,甚至一个小小的活性即可酝酿成一场巨大的灾难;
Ø由于风力作用,加之可燃物燃烧猛烈,火势发展极为迅速;
Ø由于竖井管道的烟囱效应,烟气运动快,甚至在一分钟之内烟气即可传播到200m的高度。
烟气是火势蔓延和人员伤亡的重要原因。
Ø人员疏散、营救以及灭火难度大;
Ø人员伤亡惨重。
对于森林火灾而言,其特点如下:
Ø延燃时间长,大多几天、十几天甚至几十天或更长;
Ø火烧面积大,大多为数百数千公顷、甚至数万数十万公顷或更大;
Ø火蔓延速度快。
其实方式主要有两种,有飞火或无飞火。
无飞火时火蔓延速度一般不超过10m/min,而有飞火时蔓延速度可超过10m/min,甚至达到100m/min或更大;
Ø火强度大,有明显的对流柱。
火线强度一般超过700kw/m,当达到2.5MW/m以上时,可能出现飞火和火旋风等现象,更容易跳跃或飞越各种障碍。
Ø受可燃物种类、环境、地形和气象等条件的影响大。
在长期干旱的末期,森林含水量约在15%以下,有大风时发生的森林大火是一种十分复杂而又异常可怕的灾害现象。
Ø对林木的危害十分严重,可使70%甚至100%的林木被烧死,同时对生态环境也构成不同程度的破坏。
此外,因油类具有易燃、易爆、易挥发、易流动扩散、挥发份受热膨胀、易产生静电等特点,且其生产设施价值高,所以油类火灾具有易发生、挥发份蔓延快、扑救困难、经济损失大等特点。
在现代石油、化工和能源工业的生产过程中,存在大量的易燃易爆介质和剧毒、高化学活性物质,在常态条件下多呈现为气态,如液态烃和氯、氨、一甲氨等毒性物品。
为便于储存和运输,往往采用高温高压、常温加压等工艺使其液化。
不过这样的工艺也引发一些负面效应,即储存用的压力容器发生破裂,其中的液化气体将以连续喷射源或瞬时喷发源的方式,迅速散布于周围空间,形成低温高浓度雾状蒸汽云,一旦点火,将会对人员和财产的安全造成严重的危害。
从上面的分析可以看出,工业火灾通常是流体泄漏后引起的。
这种泄漏的发生时由于存储容器、输送管道或其他链接头失效的缘故。
泄漏后形成的火灾种类很多。
如气体和液体泄漏后在出口点燃,其行为就像燃烧器上的火焰。
加入气体或液体泄漏后一段时间在点燃,则可能形成气云火灾、闪燃火灾或气云爆炸。
等等。
对此,我们前面已对上述工业火灾进行了简要的介绍。
总之,火灾作为一种燃烧现象,其规律具有确定性的一面,可以通过模拟研究逐步加以认识,从而弄清火灾基本现象及其出现的条件、主要控制参数以及火灾个分分过程之间的相互作用等等。
而火灾作为一种灾害现象,其规律又同时具有随机性的一面,因为灾害必然覆盖一定的范围和持续一定的时间,在这个时空范围内,众多的影响因素不可避免地带有随机性,火灾的发生发展如此,火灾的损失也如此,
根据GB/T4968—2008《火灾分类》的规定,可把火灾分为:
A类火灾:
固体物质火灾。
这种物质通常具有有机物性质,一般在燃烧时能产生灼热的余烬。
B类火灾:
液体或可熔化的固体物质火灾。
C类火灾:
气体火灾。
D类火灾:
金属火灾。
E类火灾:
带电火灾。
物体带电燃烧的火灾。
F类火灾:
烹饪器具内的烹饪物(如动植物油脂)火灾。
上述对火灾的分类方法对防火和灭火,特别是对灭火剂的选用具有指导意义。
按照一次火灾事故造成的人员伤亡、受灾户数和财产直接经济损失金额也可以对火灾事故进行分类。
根据《生产安全事故报告和调查处理条例》火灾等级标准如下:
特别重大火灾是指造成30人以上死亡,或者100人以上重伤,或者1亿元以上直接财产损失的火灾;
重大火灾是指造成10人以上30人以下死亡,或者50人以上100人以下重伤,或者5000万元以上1亿元以下直接财产损失的火灾;
较大火灾是指造成3人以上10人以下死亡,或者10人以上50人以下重伤,或者1000万元以上5000万元以下直接财产损失的火灾;
一般火灾是指造成3人以下死亡,或者10人以下重伤,或者1000万元以下直接财产损失的火灾。
注:
“以上”包括本数,“以下”不包括本数。
还可以根据火灾发生的原因进行分类,包括放火、违反电气安装安全规定、违反电气安全使用规定、违反安全操作规程、吸烟、生活用火不慎、自燃等。
2、几种常见建筑材料的耐火性能
(1)木材
木材是十分普遍的建筑材料。
前面已经进行了讲述,这里从略。
主要是着火前的热分解和分解过程中的放热,比较明显的热分解温度是从260℃开始,275℃时最为显著,350℃时接近结束,并发生自燃。
木材起火的危险温度,即热分解激烈时的起始温度,一般定为260℃,如果燃点低于自燃点,用燃点作为起火的危险温度。
(2)钢材
建筑上主要用的金属材料之一。
因此研究高温下钢材的力学性能十分重要。
常温下,钢材受拉作用,开始时应力应变成比例增长,超过弹性极限后,变形比应力增加快的多,到达屈服点后,应力不再增加而变形急剧增加(达1%-2%),尔后钢材进入硬化阶段,一直到极限强度后发生断裂。
如果温度升高,一般钢材的强度会降低。
在200℃内认为钢材强度基本不变,在250℃左右,极限强度有局部升高,但当温度超过300℃后,屈服点和极限强度均明显下降,达到600℃时其强度几乎为零。
钢材过热的特征是:
钢材有灰蓝色或黑色薄膜,有微小裂纹,有时有龟裂现象;钢材没有过热的特征是:
有烧过的颜色痕迹,在钢材表面有时有深红色的渣滓存在。
(3)混凝土
Ø普通混凝土
普通混凝土是由水泥、水和砂石按照一定比例配合经硬化制成的人工石材。
混凝土中水泥和水发生物理化学变化起胶结作用,砂石起骨架支撑作用,砂石约占总质量的80%。
一般在300℃以下时,混凝土强度变化不明显,在400℃~500℃时开始出现裂缝,强度略有降低;在600℃~700℃时,强度迅速下降;在800℃~900℃时,强度几乎全部下降,酥裂破坏。
在高温下强度降低的原因是骨料与水泥石的温度变形不同导致内部结构酥裂破坏。
一般石灰石骨料混凝土比花岗石混凝土耐火,水泥用量越小耐火能力越强,高标号水泥比低标号水泥耐火。
因此对使用于受热条件下的普通混凝土,在保证设计标号的前提下,应尽量少用水泥,当水泥用量较大时,应改选高标号水泥,以减少水泥用量。
在没立方米混凝土中,水泥用量不宜超过350kg。
Ø加气混凝土
采用水泥、矿渣和细砂等原料加水调制成稠浆,并用铝粉产生气泡,使其体积膨胀,凝固后切割成型,再经高压蒸气养护而成。
因其密度小具有较好的保温性能,又有一定的抗压强度广为运用。
这种混凝土在高温下具有较好的隔热性能,比较耐高温,即使在600℃~700℃的高温下,其强度一般不会降低,但是当温度超过800℃时,会发生严重的龟裂强度急剧下降。
加气混凝土隔热、耐火性能较好,但经火烧以后,一般都不能再继续使用。
Ø钢筋混凝土
钢筋和混凝土结合。
混凝土具有较好的抗压性能,而抗拉性能比较差(仅为抗压强度的1/10)。
因此其在在混凝土中放置钢筋的主要作用是加强构件受拉区域的强度。
钢筋混凝土比较耐火,混凝土此时作为保护层,受热时不致很快达到钢筋的危险温度,钢筋的升温速率与骨料的传热性能有关,在受热温度低于400℃时,两者能共同受力,温度再高,变形加大,由于高温时混凝土和钢筋之间的膨胀性能不同,而使两者之间的粘着力下降而平破坏,相互脱离,使受力条件受到影响。
为使钢筋混凝土在受热条件下,混凝土与钢筋之间的粘着力不致受到较大的影响,其受拉钢筋宜采用螺纹钢筋,如必须采用光圆钢筋时,其工作温度一般不宜超过100℃。
Ø预应力钢筋混凝土
在外部载荷加载到混凝土结构之前,预先用某种方法在混凝土中(主要是受拉区域)施加一定的应力,产生一定的预应力抵消外载荷引起的拉应力的一部分或者全部,此即预应力混凝土,如果预应力是由钢筋产生的,则称为预应力钢筋混凝土。
预应力钢筋混凝土中的钢筋温度加热到200℃时,其预加应力会减少45~50%,加热到300℃时,其预加应力全部丧失。
由于预应力钢筋混凝土受热时主要是主钢筋伸长,会出现一次突然的较大变形,因此预应力钢筋混凝土地耐火性能不如普通钢筋混凝土。
(4)塑料
建筑塑料主要成分是天然或人造树脂,一些添加剂、增塑剂、润滑剂、颜料等有机高分子材料。
由于不同原料制成的塑料,其燃烧性能不同,一般可以分为燃烧、难燃和不燃三类。
塑料燃烧时可以分为如下几种情况:
强烈燃烧,如赛璐珞等在燃烧时发出耀眼的火焰;缓慢燃烧,如聚甲醛等在燃烧时有绮丽的兰色火焰,伴有微弱的刺激性溴味;有熔融滴落现象,如尼龙树脂等燃烧时上端呈黄色火焰,有强烈的刺激性溴味,而且有熔融滴落;聚酯等在燃烧时呈蓝黄色火焰,而且有爆炸碎片。
难燃塑料在火焰作用下,可以缓慢燃烧,但火焰移走后,燃烧也立即停止,如聚氯乙烯,尼龙66等。
不燃塑料在火焰作用下不燃烧,不缓燃,不碳化。
但有些塑料可以慢慢变形,如氟化树脂等,有些塑料不变形如尿素树脂等。
塑料燃烧的特点有:
烟多而且有毒,烟雾中充满了大量的热分解产物,最多的物质是二氧化碳和一氧化碳,此外根据不同的燃烧物质,还有少量的其它气体,如氯化氢、氨等。
这些产物有强烈的刺激性,腐蚀性和毒性,对人体、设备和建筑物都是有害的。
烟雾不仅影响人员的安全疏散,对灭火也有很大的影响;在密闭条件下,燃烧产物可能发生爆燃,热分解的气体和燃烧产物中有一部分是可燃气体,当这些气体与空气混合达到爆炸浓度时,遇到火源就会爆燃,这种情况在密闭条件下较多;燃烧速度有快有慢,如赛璐珞在空气充足的情况下比较纸张燃烧快火焰强度也较高;多数塑料燃烧时,发热量也较大,一般是普通木材的1-2倍,使火场温度高,热辐射强烈,容易使火势蔓延;有些塑料在燃烧过程中有熔融滴落现象,熔融的塑料温度很高,容易伤人,而且也容易促使火焰蔓延。
3、建筑物构件的耐火极限
(1)耐火极限
建筑构件的耐火极限是指按照规定的火灾温升曲线,对建筑构件进行耐火试验,从受到火的作用开始到失去支持能力,发生穿透裂缝或背火面温度升高到220℃时为止的这一段对火的抵抗时间,一般用小时计。
建筑构件耐火极限可以按以下三个条件之一进行确定:
构件失去支持能力、稳定性而引起构件毁坏,或者产生的不可逆饶度太大,这种构件已失去使用价值;火烧时构件发生穿透性裂缝,使构件背火面易燃物着火(主要是薄壁构件容易产生这种情况);背火面表面温度达到220℃,可以使易燃的棉花、纸张等物起火,一般是指薄壁构件。
针对每一个具体的构件,应根据不同情况进行具体分析,有所侧重,有所取舍,如梁和柱就不存在背火温面温度的问题。
上述三个条件只要达到任何一个条件就认为建筑构件达到了耐火极限,达到耐火极限又取决于火灾温升曲线这个基本条件。
建筑物发生火灾后,其温度总是随火灾延续的时间长短而变化。
根据无数次火灾中温度的发展变化规律,调查分析火灾现场情况和分析我国建筑物特点后得出的我国进行标准火灾温升曲线,如下图,基本上反应了火灾实际情况下的火灾温升过程。
图标准火灾温升曲线图
标准火灾温升曲线数值表
时间/min
温度/℃
时间/min
温度/℃
时间/min
温度/℃
5
535
30
840
180
1050
10
700
60
925
240
1090
15
750
90
975
360
1130
(2)建筑物构件的耐火极限
一些常见的建筑构件的耐火极限如下:
梁梁是受弯构件,他承受楼板传来的载荷。
按所用材料不同,可分为钢梁、钢筋混凝土梁、木梁等。
对于钢梁,钢梁的耐火极限是很低的,按照标准火灾温升曲线升温,炉温在700℃左右时,梁的扰度就达到80mm以上,并且很快就失去支持力,这说明钢梁在没有防火保护措施时,在火灾温度作用下,耐火极限紧有15min。
钢梁耐火性能差的主要原因是钢材在高温作用下强度和刚度降低太多。
钢筋混凝土的耐火极限主要取决于梁的保护层厚度和梁所承载受的载荷。
当梁按照常温下设计的载荷加载时,其耐火极限与保护层的厚度近似呈正比关系,因为保护层能起到防止受拉钢筋温度过高的作用。
对同一梁,随着载荷加大,其耐火极限近似地直线减小。
根据实验,由于混凝土层的保护,一般当保护层厚度25mm时,在正常载荷下钢筋混凝土梁的耐火极限能达到1.5h。
楼板楼板主要是水平承重,起分隔楼层和传递载荷的作用。
按照结构可以分为肋型楼板和无肋楼板,按材料又可分为钢筋混凝土楼板和木楼板。
钢筋混凝土楼板的耐火极限:
肋型楼板取决于梁的保护层厚度,无梁楼板取决于楼板本身的厚度,一般都能达到1h。
楼板的耐火极限除了取决于上述因素外,还受楼板的支撑情况等因素影响。
实验表明,在同样设计载荷及相同保护层的情况下,耐火极限的规律是:
四面简支现浇钢筋混凝土楼板大于非预应力钢筋混凝土楼板,非预应力钢筋混凝土楼板大于预应力钢筋混凝土楼板。
对于同一楼板来讲,随着载荷加大,耐火极限也近似成直线关系减小。
木梁楼板下有20mm厚板条抹灰时,属于难燃烧体,其耐火极限可以达到0.5h。
柱柱是垂直受压构
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