建筑构件的耐火极限

【摘　要】建筑构件是我国国民经济中一个重要的组成部分,此一个行业的发展将带动相关38个行业的发展。随着近年来4万亿元的基本建设投资和密集型建设,安全问题一直是困扰中国建筑业的难题,它不仅增加了管理方面的难度更阻碍了建筑业所带来的经济发展。主要存在的一个核心问题是由于建筑工人总体素质普遍低下,导致工人缺乏安全意识,安全技能欠缺。随着大规模基本建设的到来,为了达到安全施工的目标,又能尽可能合理降低安全经费投入,本文为评价安全投入的合理性引入了安全效益的概念,并运用模糊聚类法结合相关指标对建筑行业安全意识和安全技能与经费投入之间的关系对安全效益予以评价。
关键词：建筑； 构件； 耐火极限
目前，作为指导我国建筑防火设计的两本主要规范是《建筑设计防火规范》（+,-.!/01*）（简称建规）和《高层建筑设计防火规范》（+,)%%#)23)）（简称高规），这两本规范在执行过程中也经过数次的修订，以适应并满足不断发现的问题与市场发展的需求。但无论是《建规》还是《高规》对建筑物的耐火等级及建筑构件耐火极限的要求一直以来并未有过多的变化，它是一种按火灾统计而形成的一种预测式的要求，也即根据大多数火灾持续时间在!4到(4之间这样一个概念并按照构件在建筑中所起的作用而确定的。
建筑物耐火等级的划分是按建筑物的使用性质、体形情况、防火间距等诸多方面的因素而确定的，以多层民用建筑为例，其耐火等级分为四级，不同耐火等级的建筑物中建筑构件的耐火极限及其燃烧性能的要求亦不相同。在确定耐火极限时，是依据柱、梁、楼板、墙这样一个构件重要性先后次序，首先以板为基准确定耐火极限，梁和柱则在此基础上分别增加%’)4和!4，这主要是从保证疏散、扑救、财产安全这样一个救灾程序出发并依据构件可能的耐火性能制定的。但作为防火墙，由于它的设立可以很好的阻止火灾的蔓延，而且在实际火灾中它的存在与合理使用，确实发挥了相当理想的阻火作用，因此防火墙的耐火时间相应提高，以保证一般火灾情况下阻止火灾蔓延的效用。所谓建筑构件的耐火极限是指按标准时间—温度曲线（图!）进行耐火试验，从构件受到火的作用起，到失去支持能力或完整性或隔热性为止的这段时间。准确的说，规范中给出的耐火极限值，应该说是耐火极限标准设计值，它只是特定条件下的耐火极限。
标准时间—温度曲线最早由英国提出，后成为国际上通用的标准耐火试验的升温条件。它是为了方便按统一方法试验而根据数据积累给出的火灾在爆燃后的一种理想状态下的温度与时间的关系曲线，在实际火灾中，火灾条件千差万别，它会因为可燃物的种类及数量的不同而使火灾升温与延烧时间有所不同。我国自!311年起采用5671&#的建筑构件耐火试验方法，并根据我国的实际情况制定了《建筑构件耐火试验方法》（!"#$$%&’&&），现已修订为（!"()*++,&’-+++）版。目前，我国在天津、四川、北京等地分别建有大型耐火性能试验室，可以进行各类构件的耐火性能试验，为产品及建筑工程质量监督提供了符合国家，甚至国际标准的耐火性能试验设备。耐火性能试验是一种破坏性的准足尺试验，按照该试验方法标准的要求，在进行建筑构件耐火性能试验时，要求应按构件的实际尺寸进行，但考虑到试验设备的局限，规定了一个最小尺寸，例如当墙体面积超过./!./时，试件不得小于./!./，若梁净跨大于0/时，试件净跨不得小于0/等。由于实际火灾中试件受火条件的不同，一般规定，柱子、电缆桥架、配电用母线槽等为四面受火，梁为三面受火，而楼板、吊顶、墙板等则为一面受火。构件的耐火极限试验是在一种可以按照标准升温曲线升温的模拟火灾条件的试验装置中进行的，一般采用燃气或轻柴油作为热源。试验时要求火焰不得直接作用在构件上，炉温的测量点应与试件保持一定的距离。可以说这种试验是一种大型的破坏性构件试验，对于承重构件在受火的同时还应按照构件设计荷载的要求施加相应的载荷。由于边界条件的模拟较为困难，一般只进行简支构件的测试。而我们在规范附录中看到的构件的耐火极限值，一般也均以这类构件的试验结果作为参考。
构件耐火极限试验有三个判定条件：
完整性———棉垫试验（注-）时棉垫被点燃或背火面窜火达-12以上时；或当试件背火面出现贯通至试验炉内的裂缝，直径3//的探棒可以穿过裂缝进入炉内且探棒可以沿裂度方向移动不小于-41//，或直径54//的探棒可以穿过裂缝进入炉内时，则认为试件失去完整性。
注-：当试件有火焰和气体在孔洞或其他空隙出现时，要使用放在棉垫试验架上的-11//!-11//!.1//（厚）的重量在."06的新的、未染色的棉纤维进行测量，测量时间在-1"712。
隔热性———试件背火面平均温升超过试件表面初始平均温度-01#或背火面上任何一点的温升超过该点初始温度-&1#时，则认为试件失去隔热性。
稳定性———梁板构件的最大挠度、柱构件的轴向变形、柱构件的轴向变形速率超过如下规定值时，则表明试件失去稳定性：梁或板构件的最大挠度超过!85（1//），!为试件计算跨度；柱构件轴向变形大于"8-119//:，或轴向变形速率大于."8-1119//8/;<:，"为柱构件在加载后，耐火试验前的初始受火高度。在试验过程中任何试件均不应发生垮塌，否则视为丧失完整性或稳定性。
不同的构件根据其性质及使用部位的不同会有不同组合条件的要求。建筑物构件除了规定了它的耐火极限外，同时也对它的燃烧性能作了规定。所谓燃烧性能是指建筑构件所用材料按照《建筑材料燃烧性能分级方法》（!"&350’-++,*）试验后所确定的燃烧等级，即非燃烧体（=级）、难燃烧体（"-级）、可燃烧体（"5级）及易燃烧体（>级）。作为主要的建筑构件一般情况下应为非燃烧体或难燃烧体，以确保建筑构件自身的抗火作用。但并不是说非燃烧体就具有了足够的耐火能力，比如钢材，它虽为非燃烧体，但它的耐高温性能以及隔热性能均很差，因此对于这类构件还需要借助于其它保护措施来提高其耐火能力，以使构件达到设计要求的耐火极限标准设计值。目前越来越多的传统建筑材料，如红机砖等被新型的环保或其他材料代替，有些替代材料由于其导热系数提高，隔热性能降低，因此在耐火隔热性上往往也达不到规范规定的相应要求；而有些新型材料由于使用有机材料，而使其燃烧性能大打折扣，一旦发生火灾，其产生的烟气往往很大，其虽满足隔热性、完整性的耐火性能，但确不能满足燃烧性能的要求，因此在使用中对所用构件的燃烧性能及耐火性能应作全面的了解。
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