第7章 建筑构件的耐火试验,7.1 建筑构件的耐火性能 7.2 建筑构件的耐火试验条件 7.3 建筑构件的耐火试验装置 7.4 建筑构件的耐火试验过程 7.5 影响建筑构件的耐火极限的因素及 提高耐火极限的措施,7.1 建筑构件的耐火性能,组成构件材料的燃烧性能 构件的耐火极限,建筑物的耐火能力取决于建筑构件抵抗火的能力，即建筑构件的耐火性能。建筑构件的耐火性能包括以下两个方面：,构件的燃烧性能（按明火作用下的变化）,不燃性材料：是指在空气中受到火烧或高温作用时不起火、不微燃、不炭化的材料。如钢材、混凝土、砖、砂浆、石材、陶瓷锦砖、石膏板、石棉瓦等。 难燃性材料：是指在空气中受到火烧或高温作用时难起火，当火源移走后，燃烧立即停止的材料。如经过阻燃处理后的木材、塑料、板条抹灰隔墙等。 可燃性材料：是指在明火和高温作用下起火，在火源移走后继续燃烧的材料。如天然木材、竹子、塑料制品等。 易燃性材料：凡达不到可燃性等级的材料均为易燃材料。如油毡、装饰用的锦缎等。,构件的耐火极限,定义： 建筑构件的耐火极限是指构件在标准耐火试验中，从受到火的作用时起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称为构件的耐火极限，一般以h计。,构件失去稳定性（承载能力或抗变形能力）,墙试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。 梁或板试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试件最大挠度超过L/20，则表示试件失去抗变形能力。 柱试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试件轴向压缩变形速度超过3H（mm/min），则表示试件失去抗变形能力。其中H为试件在载炉内的受火高度，单位以米计。如某钢筋混凝土柱，炉内的受火高度为3m，如其变形速度超过9mm/min，则该柱失去抗变形能力。,失稳、垮塌、解体,构件失去完整性,失去完整性是指分隔构件（如楼板、屋面板、门、窗、墙体、吊顶等）当其一面受火作用时，在试验过程中，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。 这时，构件将失去阻止火焰和高温烟气穿透或阻止背面出现火焰的性能。此时可认为构件失去完整性。,发生穿透裂缝或孔洞,构件失去绝热性,失去绝热性是指分隔构件失去隔绝过量热传导性能。在试验中，试件背火面测点的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，均认为构件失去绝热性。,耐火极限的意义,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唯一保证。 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。,7.2 建筑构件的耐火试验条件,建筑构件耐火试验的目的是测试构件的耐火极限，而试验本身有很严格的条件限制。只有按这些条件进行试验所测得的耐火极限才是可靠的。 建筑构件耐火试验方法规定了标准耐火试验必须遵循的升温条件、压力条件、约束条件、受火条件和试件要求等。,建筑构件的耐火试验升温条件,炉内气体的温度：,1 = ISO834曲线 2 = 碳氢化合物曲线 3 = 德国RABT曲线4 = 荷兰RWS曲线,炉温偏离标准温升曲线的偏差,A实际平均炉温曲线下的面积，B标准升温曲线下的面积。 当t10min时，要求d15%；当10t30min时，要求d10% ；当t30min时，要求d5% 。面积A、B的计算方法为，试验开始10min内，时间间隔小于1min；在1030min内，时间间隔小于2min；在30min以后，时间间隔小于5 min。,建筑构件的耐火试验压力条件,水平构件在试件底面以下100mm处的水平面上应保持105Pa的正压力。 垂直构件在试件2/3高度以上范围内应保持正压，在炉内3m高度、距试件表面100mm处应保持205Pa的压力。,试验开始10min后，炉内应达到下述正压条件：,规定正压的目的是为了在炉内与试件背火面形成压差，便于测试试件的完整性是否破坏。,建筑构件的耐火试验加载条件,工作荷载设计荷载试验荷载，并且差别很大。所以实际加载量值应在试验报告中注明。由于工作载荷尚无明确的取值原则，使某些耐火极限的数值不够可靠，有关研究人员建议，工作载荷不应小于构件设计载荷的70%。 承重构件的试验荷载，应在试验前一次加足，并在试验过程中保持其大小和方向不变。,荷载的量值：,对于不同构件，应按下述形式加载： 墙垂直加载。荷载沿试件的整个宽度通过加载设备均匀加载。 楼板和屋面板均布加载。 梁垂直加载。从梁端起，在总长度1/8、3/8、5/8、7/8处四点加载。 柱垂直加载。中心受压柱应从柱轴线方向施压，偏心受压柱，应偏心加载或中心加载和偏心加载相结合。,建筑构件的耐火试验构件约束及边界条件,对非承重构件，当构件实际使用中不受边缘约束时，则在试验中试件边缘用无约束作用的材料密封；当构件实际作用中受边缘约束时，则在试验中试件边缘应能反映实际使用情况。 对于承重构件，应能反映实际情况。如梁两端可做成铰支、固结或弹性连接。,建筑构件的耐火试验受火条件,墙壁、隔板和门窗一面受火； 楼板、屋面层和吊顶下面受火； 横梁两侧和底面共三面受火； 柱子所有垂直面受火。,建筑构件的耐火试验试件要求,结构：试件所用材料及制作与安装方法，应足以反映构件在实际中的使用情况。为了便于试验而作的任何修改，应对试件无重大影响。构件在使用时如存在接缝，试件中应包括接缝。 尺寸：试件应与实际尺寸相同。如果构件尺寸大于试验炉所容纳的尺寸，则试件在炉内暴露部分的尺寸不得小于下述规定：,墙3m高3m宽；楼板及屋面板四面支承；4m长3m宽；梁4m跨度；柱3m高。,数量：试件数量1个。如果构件约束、边界条件不同，则应按下述规定处理。,墙两侧都要求耐火的不对称构件，应分别对两侧受火进行试验。如果事先可确定一侧为受火弱面，也可只对弱面进行一次试验。 楼板及屋面板在实际使用中如约束条件不同，应增加相应试验。 梁和柱在实际使用中若端部约束条件不同，应增加相应试验。,养护与干燥：,试验时，构件应达到材料设计强度。由于含水率会影响构件内热传导，所以试验时构件湿度应与实际使用中的构件状态相近。 湿法生产的构件，应进行干燥。干燥温度应不影响构件性能。厚度小于20mm的湿法生产构件，干燥时间不得少于四周。厚度每增加10mm，干燥时间另增加一周。,7.3 建筑构件的耐火试验装置,包括耐火试验炉、燃烧系统、加载设备、测温仪器、测压仪器、变形测试仪器以及试验框架等。,建筑构件的耐火试验工艺流程,耐火试验炉墙炉,耐火试验炉 柱炉,耐火试验炉 梁（板）炉,耐火构件试验馆,墙 炉,柱 炉,墙板炉,墙 板 炉,防火门试验,正在进行防火玻璃测试,防火门试验,正在进行防火玻璃测试,建筑构件的耐火试验装置燃烧系统,燃料的选择:天燃气、煤气等气体燃料 喷嘴的设置：应该小而多，且喷口要互相错开 炉温控制方法主要是通过增减燃烧喷嘴的数量、调节喷嘴的油压及风压，调整烟道闸板的位置,建筑构件的耐火试验装置加载设备,对试件加载，应包括能模拟均布加载、集中加载、中心加载或偏心加载； 在试验过程中，应用手动或自动调节，以保持试件的试验荷载稳定不变。对试验结束后仍需加载的试件，应能保持规定的荷载； 施加荷载的方向和作用点，不应受试件变形的影响； 对荷载的大小及其变化，应通过仪表显示或通过测量某点上的液压来监控； 设备本身的变形不得对试件变形的测量产生不利影响； 应不影响试件背火面的空气流通和冷却以及妨碍其它项目的测量、观察与操作。,建筑构件的耐火试验装置测量仪器,温度测量仪器 压力、变形测量仪器,炉内温度测量 试件背火面温度测量 试件内部温度测量,气体压力测量 试件变形测量,建筑构件的耐火试验装置测量精度,温度：炉内，15，其它，5； 压力：5Pa； 变形：2mm； 荷载：5%； 时间：10s。,仪器、设备应达到下述精度要求：,7.4 建筑构件的耐火试验过程,试件设计、安装及加荷 试验的开始和结束 测量与观察 试验报告,7.5 影响构件耐火极限的因素及提高耐火极限的措施,影响耐火极限的因素,完整性 绝热性 稳定性,（1）处理好构件接缝构造 （2）使用导温系数低的材料，或增大构件厚度。 （3）使用不燃材料 （4）构件表面涂抹灰或防火涂料 （5）改变配筋方式 （6）改变构件支撑条件。,提高构件耐火极限的措施,思考题,1、何谓耐火极限？如何判定？及其影响因素？,