第4章 火災與防火減災對策

第4章火災害與防火減災對策——申永江中南大學土木工程學院中南大學防災科學與安全技術研究所主要內容4.1火災概論；4.2火災和防火基本知識；4.3建筑材料的高溫性能；4.4建筑結構耐火性能；4.5火災后建筑物診斷與處理。4.1火災概論4.1.1典型火災案例；4.1.2火災的分類；4.1.3火災的危險性；4.1.4火災防治；4.1.5建筑火災科學的研究內容4.1.1典型火災案例（1）“9·11”恐怖襲擊世貿大廈（2）

衡陽“11.3”特大火災（3）中南大學化學樓火災（1）“9·11”恐怖襲擊世貿大廈世貿大樓1973年竣工，地上110層、高411m，鋼結構。“9·11”恐怖襲擊世貿大廈北部塔樓南部塔樓1h43min1h2min“9·11”恐怖襲擊世貿大廈“9·11”恐怖襲擊世貿大廈“9·11”恐怖襲擊世貿大廈“9·11”恐怖襲擊世貿大廈（1）直接經濟損失67億美元；（2）3000人死亡或失蹤，300多名消防官兵殉職；（3）計算機等辦公設備損失120億美元；（4）重建大樓將耗資53億美元；（5）花費110億美元安撫死難家屬。火災損失－慘重世界格局變化美國安全觀變化→反恐戰爭→阿富汗戰爭→伊拉克戰爭→？“9·11”恐怖襲擊世貿大廈經驗教訓：（1）高層建筑火災救援？（2）鋼結構防火？（3）為火災科學發展提供契機？美國建筑與火災研究實驗室

火災科學國家重點實驗室

中美合作項目：世貿中心災難的建筑與火災安全國家級研究

國家自然基金：熱力耦合作用下重大建筑火災安全基礎研究

火災作用下預應力混凝土結構基本性能與設計方法研究

（2）衡陽“11.3”特大火災框架結構（1層）砌體結構（8－9層）衡州大廈示意圖2－3層砼實心砌塊砌體4～9層砼小型空心砌塊砌體屋樓面預制預應力圓孔板建筑高度27.0m底層層高4.8m上部層高3.0m底層柱網7.8m×6.6m平面布局為回字型2003年11月3日5時，一樓倉庫起火，8：40部分單元倒塌。衡陽“11.3”特大火災框架結構（1層）衡州大廈坍塌機理示意圖高溫作用→一根或少數幾根柱的承載力顯著降低→達到屈服而破壞→少數柱退出工作→產生急劇內力重分布→梁構件和梁上墻體的墻梁效應→上部荷載轉遞到其他柱構件→破壞區域擴大→結構部分或整體坍塌。衡陽“11.3”特大火災衡陽“11.3”特大火災擅改規劃設計;擅改使用性質；消防設施（消防栓等）不足；大廈與四周建筑物間距太小；消防車道不暢通;滅火救援以人為本？經驗教訓（3）中南大學化學樓火災基本情況：10月10日，建于1960年，磚木結構，過火面積790平方米，直接財產損失42.97萬元，無人員傷亡。火災原因：存放在儲柜內的化學藥劑遇水自燃4.1.2火災的分類在時間和空間上失去控制的燃燒所造成的災害善用之則為福，不善用之則為禍。定義：《消防基本術語》（GB5907-86）火的兩面性：給人類帶來文明的同時也給人類帶來災難恩格斯：只是人類學會了摩擦取火以后，人才第一次使無生命的自然力為自己服務。火災的分類火災分類方法發生地點燃燒特性損失大小起火原因管理機構指導防火指導滅火火災統計責任追究火災預防《火災分類》（GB4968-85）《火災統計管理規定》（1997）(1)按發生地點分類發生地點地上建筑火災地下建筑火災水上火災空間火災民用建筑火災工業建筑火災森林火災一般工業建筑火災特種工業建筑火災礦井、商場、油庫、停車場、地鐵江河湖海航行的客貨輪、海上石油平臺飛機、航天飛機、空間站火災一般民用建筑火災高層民用建筑火災公用建筑火災(2)按燃燒特性分類燃燒特性固體可燃物火災（A類火災）液體可燃物火災可熔固體火災（B類火災）氣體可燃物火災（C類火災）可燃金屬火災（D類火災）木材及其制品、紙張、家具；棉花、布料、服裝、床上用品；糧食；合成橡膠、合成纖維、合成塑料、電工產品、建筑材料、裝飾材料等油脂有原油、汽油、煤油、柴油、重油、動植物油；可燃液體有酒精、苯、乙醚、丙酮等有機溶劑；瀝青、石蠟氫氣、乙炔、甲烷；一氧化碳、氨氣、某些城市煤氣等鋰、鈉、鉀、鈣、鍶、鋁、鋅、釷、鈾等（3）按損失大小分類損失大小特大火災重大火災一般火災死亡10人（包括10人）以上；重傷20人以上；死亡、重傷20人以上；受災50戶以上；燒毀物質損失100萬元以上；死亡3人（包括3人）以上；重傷10人以上；死亡、重傷10人以上；受災30戶以上；燒毀物質損失30萬元以上；注：滿足其中其中一條即可！（4）按起火原因分類起火原因放火違反電器使用安全規定生活用火不慎違反燃氣操作規定吸煙玩火自燃自然災害其他如戰爭4.1.3火災的危險性乙類：凡不屬于甲類的化學危險固體（鎂粉），不屬于甲類的氧化劑（硝酸銅），常溫下在空氣中能緩慢氧化、積熱自燃的危險物品。甲類：常溫下能自行分解或在空氣中氧化導致迅速自燃或爆炸（硝化棉）；常溫下受到水或空氣中水蒸氣作用，能產生可燃氣體并引起燃燒或爆炸（鉀）；遇酸、受熱、撞擊、摩擦及遇有機物或硫磺等易燃的無機物，極易引起燃燒或爆炸的強氧化劑（氯酸鉀）。固體可燃物火災危險性引燃溫度或氧指數（1）火災危險性分類液體可燃物火災危險性分類甲類液體（閃點<28℃，汽油）易燃液體可燃液體乙類液體（28℃≤閃點<60℃，煤油）丙類液體（60℃≤閃點，柴油）閃點液體可燃物火災危險性氣體可燃物火災危險性分類氣體可燃物火災危險性爆炸下限甲類火險物質（爆炸下限<10％）乙類火險物質（爆炸下限≥10％）（2）物品火災危險性分類原則1）物質本身易燃性和氧化性（火災危險性類別基礎）汽油－柴油（易燃性）；硝酸鉀－硝酸（氧化性）火災危險性固體可燃物火災危險性液體可燃物火災危險性氣體可燃物火災危險性閃點爆炸下限引燃溫度或氧指數2）物質本身毒害性、放射性、腐蝕性氧氣－氯氣3）物品盛裝條件－溫度、壓力、濃度

苯自燃點：

0.1MPa：680℃；2.5MPa：490℃。氧氣＆氫氣在高壓下火災危險性大。4）物品包裝的可燃程度和量5）物品或包裝與滅火劑抵觸程度和遇水生熱能力（3）生產的火災危險性分類－五類生產火災危險性分類考慮的因素：1）生產中使用的全部原材料性質；2）生產中操作條件的變化是否會改變物質的性質；3）生產中產生的全部中間產物的性質；4）生產中全部最終產品及副產物的性質；生產的火災危險性分類－五類生產類別火災危險性特征甲1閃點<28℃的液體；2爆炸下限<10％的氣體；3常溫下能自行分解或空氣中氧化導致迅速自燃或爆炸物質；4常溫下受到水或空氣中水蒸氣作用，能產生可燃氣體并引起燃燒或爆炸；5遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化及遇有機物或硫磺等易燃的無機物，極易引起燃燒或爆炸的強氧化劑；6受撞擊、摩擦或與強氧化劑、有機物接觸時能引起燃燒或爆炸的物質；7在密閉設備內操作溫度等于或超過物質本身自燃點的生產《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）生產的火災危險性分類－五類生產類別火災危險性特征乙128℃≤閃點<60℃的液體；2爆炸下限>10％的氣體；3不屬于甲類的氧化劑；4不屬于甲類的化學易燃危險固體；5助燃氣體（氧氣）；6能與空氣形成爆炸性混合物的浮游狀態的粉塵、纖維、閃點大于60℃的液體霧滴（鋁、鋅）；《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）生產的火災危險性分類－五類生產類別火災危險性特征丙1閃點≥60℃的液體；2可燃固體丁1對非燃燒物質進行加工，并在高熱或熔化狀態下經常產生強輻射熱、火花或火焰的生產；2利用氣體、液體、固體作為燃料或將氣體、液體進行燃燒作其他用的各種生產；3常溫下使用或加工難燃燒物質的生產；戊常溫下使用或加工非燃燒物質的生產《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）（4）

儲存物品的火災危險性分類－五類儲存物品的火災危險性分類考慮的因素：1）物品本身的火災危險性；2）參照生產物品的火災危險性分類；3）汲取倉庫儲存管理經驗；4）參考《危險物質運輸規則》；儲存物品的火災危險性分類－五類《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）儲存類別火災危險性特征甲1閃點<28℃的液體；2爆炸下限<10％的氣體，以及受到水或空氣中水蒸氣作用能產生爆炸下限<10％氣體的固體物質；3常溫下能自行分解或空氣中氧化導致迅速自燃或爆炸物質；4常溫下受到水或空氣中水蒸氣作用，能產生可燃氣體并引起燃燒或爆炸；5遇酸、受熱、撞擊、摩擦、催化及遇有機物或硫磺等易燃的無機物，極易引起燃燒或爆炸的強氧化劑；6受撞擊、摩擦或與氧化劑、有機物接觸時能引起燃燒或爆炸的物質；儲存物品的火災危險性分類－五類儲存類別火災危險性特征乙128℃≤閃點<60℃的液體；2爆炸下限≥10％的氣體；3不屬于甲類的氧化劑；4不屬于甲類的化學易燃危險固體；5助燃氣體（氧氣）；6常溫下與空氣接觸能緩慢氧化，積熱不散引起自燃的物品；《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）儲存物品的火災危險性分類－五類儲存類別火災危險性特征丙1閃點≥60℃的液體；2可燃固體丁難燃燒物品戊非燃燒物品《建筑設計防火規范》（GB50016-2006）生產和儲存物品的火災危險性分類為什么分別列出？（1）生產條件和方法要求的高溫（高壓等）可能超過物質的自燃點；（2）生產中產生的中間物質（可燃粉塵），可能增加火災危險性；（3）有些物質在儲存時由于通風不暢，緩慢氧化，積熱不散，導致自燃（桐油織物）。4.1.4火災防治（1）建立消防隊伍和機構①兵役制公安消防部隊；②職業公安消防隊伍；③縣市和開發區專職消防隊；④企業專職消防隊。公安部消防局省消防總隊縣區消防中隊消防大隊地市消防支隊我國火災防治是按類型、分部門縱向管理，林業部、公安部和建設部分別負責森林、城鎮和建筑火災，勞動、石油、煤炭及部隊有各自的防火機構。（2）

制定消防法律法規體系

中華人民共和國消防法機關、團體、企業、事業、單位消防安全管理規定建筑工程消防監督審核管理規定消防監督檢查規定火災統計管理規定火災事故調查規定（3）制定消防技術標準規范體系

建筑設計防火規范GBJ16

高層明用建筑設計防火規范GB50045

人民防空工程設計防火規范GB50098

建筑內部裝修設計防火規范50222

自動噴水滅火系統設計規范50084

火災自動報警系統設計規范50116

汽車庫、修車庫、停車場設計防火規范村鎮建筑設計防火規范（4）

研究火災機理和規律世界火災科學之父：哈佛大學教授Emmons教授中國火災科學之父：中國科技大學教授工程院院士范維澄

火災過程的計算機模擬可燃物的熱響應火災中的傳熱過程火災中結構的安全及受損分析滅火機理火災毒性測量及估算火災危險性分析火災統計火災科學研究內容4.1.5建筑火災科學研究內容（1）建筑防火：建筑火災基礎科學、建筑總體布局、建筑內部防火隔斷、防火裝修、消防補救、安全疏散路線、自動滅火系統、火災探測報警系統智能化、自動防排煙系統、性能化防火設計。（2）

結構抗火：結構材料高溫性能；建筑構件標準耐火試驗方法及設備；構件溫度場研究；鋼構件耐火保護方法及耐火材料研究。（3）

災后結構損傷鑒定和加固：火災現場調查；火災后建筑材料及結構性能的檢測；受損分析和剩余承載力研究；結構受損綜合評定。4.2火災和防火基本知識4.2.1燃燒的基本知識4.2.2室內火災的發展過程4.2.3火災在全盛階段的描述4.2.4影響建筑火災嚴重性的因素4.2.5火災的蔓延4.2.1燃燒基本知識(1)燃燒條件火三角燃燒的必要條件和充分條件可燃物助燃物著火源溫度或能量數量和濃度數量和濃度(2)防火基本措施可燃物助燃物著火源不使可燃物與助燃物接觸嚴格控制明火、點火、防止靜電、雷擊非燃或難燃材料涂刷防火涂料降低氣體粉塵濃度分開存放物品③控制②隔絕①消除(3)滅火基本方法④可燃物助燃物著火源①③②④抑制法：化學物質噴入燃燒區參與燃燒反應，終止鏈式反應①冷卻法：使用具有冷卻和吸熱作用的滅火劑使著火物質溫度降低③窒息法：助燃物質不能進入燃燒區或稀釋助燃物質②隔離法：燃燒物和可燃物質隔離(4)燃燒基本類型－①閃燃（閃點）閃燃：在一定溫度下，液體或固體表面產生足夠可燃氣體遇火產生一閃即滅的燃燒現象。閃點：在規定條件下，液體或固體表面能夠產生閃燃的最低溫度。閃點作用：衡量各種可燃物質火災和爆炸危險性的重要依據。閃點越低其火災危險性越大。測量方法：開杯法或閉杯法。②著火（燃點）著火：可燃物在空氣中受著火源作用而發生持續燃燒的現象。燃點（著火點）：可燃物開始燃燒需要的最低溫度。所有液體的燃點都高于閃點。而且閃點越低相差越小；將物質的溫度控制在燃點以下，可以防止火災的發生。③自燃（自燃點）自燃：可燃物因自熱或外熱而發生燃燒的現象；自燃點：可燃物質產生自燃的最低溫度；自燃可以分為受熱自燃和自熱自燃；自燃點可以作為衡量可燃物質受熱升溫形成自燃危險性的依據；物質的自燃點越低，火災危險性越大。④爆炸（爆炸極限）爆炸：發物質急劇氧化而產生溫度壓力的急劇增加，以巨大壓力向四周擴散的現象；爆炸可以分為物理爆炸、化學爆炸和核爆炸。可燃氣體等與空氣混合達到一定濃度，遇火源發生爆炸濃度范圍稱爆炸極限濃度，用可燃氣體在空氣中的體積百分比表示。發生爆炸的最低濃度稱為爆炸下限，最高濃度稱為爆炸上限。低于爆炸下限，不燃不爆，高于爆炸上限，不爆但燃。爆炸極限是衡量可燃氣體作業場所是否有爆炸危險的重要指標。爆炸下限越低，爆炸極限范圍越大，則危險性越大。4.2.2室內火災的發展過程初期增長階段轟燃全盛階段衰退階段室內火災煙氣平均溫度燃燒時間煙氣最高溫度的80％室內火災時間－煙氣平均溫度曲線(1)初期增長階段（OA段）特點（1）局部燃燒，溫度極不平衡；（2）發展緩慢，燃燒不穩定；（3）蔓延面積小；（4）持續時間長短不一（一般固體物質10～15min）；（5）容易控制（滅火有利時機）；初期增長階段（OA段）安全疏散判據

起火報警人員不能忍受火災發展人員活動典型時刻增長察覺準備疏散穩定燃燒時間問題：如何提高安全疏散效果？安裝配備滅火安裝排煙設備設置報警裝置裝飾材料要求安裝火災自動報警系統合理火災應急預案合理建筑防火設計消防樓梯寬度和數量安全出口個數和寬度安全疏散距離安全疏散走道各種建筑設計防火規范、滅火系統設計等(2)全盛階段（AC段）特點（1）燃燒猛烈，火災溫度高；（2）燃燒穩定；（3）蔓延面積大；（4）持續時間長短取決于通風、可燃物性能、數量；（5）不容易控制；設置合理防火分區合理選用防火分隔材料合理選用構件承重體系措施(3)衰退階段（CD段）特點（1）可燃物減少，燃燒穩定下降；（2）溫度下降，下降速度與火災持續時間有關；（3）熄滅階段初期溫度高，防止死灰復燃；（4）防止建筑物坍塌4.2.3火災全盛階段的描述(1)火災荷載可燃物的數量和種類是決定猛烈燃燒階段的重要因素。可燃物固定可燃物容載可燃物臨時性可燃物房間中內裝修用的、位置基本固定不變的可燃材料，如墻體、頂棚、樓板等結構構件和門窗、固定裝修家具等。為房間正常使用而布置，其位置可變性較大的各種可燃物品，如室內可移動家具、衣物、書籍、用具等。主要是由建筑的使用者臨時帶來并且在此短暫停留的可燃物。永久荷載可變荷載一般忽略火災荷載定義：室內單位地板面積的等效可燃物木材的數量。單位質量木材發熱量火災荷載可燃物質量單位質量可燃物發熱量室內地面面積(2)燃燒速度定義：單位時間內燃燒掉的與木材發熱量等效質量。控制燃燒速度因素主要為房間開口的大小受燃料控制的燃燒：開口足夠大受通風控制的燃燒：開口大小有限煤爐燃燒示意(3)火災持續時間（兩種含義）燃燒時間煙氣最高溫度的80％初期增長階段轟燃全盛階段衰退階段室內火災煙氣平均溫度從火災轟燃到火災熄滅從火災開始到火災熄滅衡量火災危害程度的重要指標之一。問題：火災持續時間與火災荷載以及燃燒速度的關系？火災荷載燃燒速度室內地面面積通風開口面積和高度持續時間火災荷載和持續時間的統計關系火災荷載(kg/m2)2537.55075100150200持續時間(h)0.50.71.01.52.03.04~4.5(4)火災溫度衡量火災危害程度的重要指標之一。ISO834標準升溫曲線試驗時間(min)達到爐溫初始爐溫度時間/min溫度/℃標準火災升溫曲線圖火災溫度時間溫度時間溫度時間溫度55353084018010501070060925240109015750909753601130ISO834曲線下時間-溫度對照表(5)防災所火災實驗設備簡介材料高溫力學性能測試試驗爐防災所火災實驗設備簡介立式火災試驗爐火災試驗數據采集及控制系統防災所火災實驗設備簡介臥式火災試驗爐4.2.4影響建筑火災嚴重性因素合理選擇建筑材料合理進行建筑布局合理進行結構設計完善建筑構造措施可燃物燃燒性能可燃物數量可燃物分布房間開口面積和形狀著火房間大小和形狀著火房間熱工性能建筑材料建筑布局相互關聯，相互影響影響建筑火災嚴重性因素影響建筑火災嚴重性因素減輕火災嚴重性方法燃料空氣供給熱損失火災嚴重性燃料性質火災荷載燃料分布房間大小及形狀開口大小及形狀房間的熱性能低燃率高著火點盡可能小增加厚實度減少暴露面積均布分隔減小尺寸降低高度減小面積減小高度盡可能失熱曾達最高溫度最高溫持續時間4.2.5火災蔓延(1)火災蔓延的形式蔓延形式火焰蔓延熱傳導熱輻射熱對流火災發展階段熱傳播主要方式煙囪效應產生原因（防火間距）影響火災初期發展的主要因素火災蔓延距離短，規模有限溫差、導熱系數、截面面積和厚度(2)火災蔓延途徑橫向蔓延豎向蔓延未設防火分區洞口分隔不完善火災在吊頂內部空間蔓延（悶頂）火災通過隔墻、吊頂、地毯等蔓延火勢通過豎井蔓延（煙囪效應）火勢朝天棚頂部蔓延火勢由外墻窗口向上蔓延火災蔓延的途徑火災圖片（一）：防火分區遭到破壞火災圖片（二）：火災在吊頂內部空間蔓延火災圖片（三）：火災通過豎井蔓延火災圖片（四）：火勢由外墻窗口向上蔓延火災圖片（五）：火勢朝天棚頂部蔓延4.2.6建筑火災煙氣(1)建筑火災煙氣的主要成分

燃燒產物的數量、組成與燃燒物質的化學組成及溫度、空氣供給等有關。①CO2，CO，水蒸氣（主要產物）②醇、醚等有機化合物（不完全燃燒）③HCI，SO2，H2S，HCN，HF，CI2，NO2，NH3（不完全燃燒）(2)建筑火災煙氣的主要危害①缺氧：空氣中氧含量21％，短時間接觸死亡6％;②窒息：CO2短時間接觸死亡20％，導致呼吸急促、頭痛、神志不清，中毒窒息；③中毒：CO與血紅蛋白親和力比氧氣高250－300倍，頭痛、虛脫、神志不清；④高溫：心跳加快，灼傷器官，毛細血管破壞，燒傷燒死等；⑤降低能見度：脫離險境的最低能見度5m；⑥心理恐慌(3)煙氣控制煙氣控制防煙（被動）排煙（主動）限制煙霧產生量自然排煙機械排煙減少煙霧產生防止煙霧擴散火災報警系統自動滅火系統采用阻燃材料優點：無需動力設備/運行維修費用少/結構簡單/投資少/運行可靠/排煙效果好缺點：效果不穩定/對建筑結構有特殊要求/容易蔓延優點：不受外界影響/排煙效果穩定/對建筑結構無特殊要求/不容易蔓延缺點：需動力設備/運行維修費用高/排煙風機與管道耐高溫/運行不可靠4.3建筑材料的高溫性能4.3.1建筑材料的分類4.3.2建筑材料的耐火性能4.3.3建筑材料的燃燒性能和測定方法4.3.4鋼筋高溫物理力學性能4.3.5高溫混凝土高溫物理力學性能4.3.6其他材料的高溫性能4.3.7高溫鋼筋和砼力學性能研究存在的問題4.3.1建筑材料的分類無機材料有機材料復合材料性質分類混凝土、膠凝材料磚、石材建筑陶瓷、建筑玻璃石膏制品無機涂料建筑金屬、五金制品功能材料類建筑木材建筑塑料裝飾材料有機涂料4.3.2建筑材料的耐火性能結構材料裝修材料功能材料用途分類燃燒性能－可燃性、火焰傳播性、燃燒速度、發熱量、燃燒方式力學性能－高溫下和高溫后強度、彈性模量、泊松比導熱性能－導熱系數、熱容量隔熱性能－熱導率、比熱容發煙性能－煙氣的濃度、顆粒大小和粒徑分布、成分毒性性能－CO2、CO、苯、氰化物等導熱性能隔熱性能力學性能燃燒性能發煙性能毒性性能4.3.3建筑材料的燃燒性能和測定方法建筑材料的燃燒性能（GB8624－1988）級別級別名稱檢驗方法A不燃燒建筑材料GB5464-1985B1難燃燒建筑材料GB8625-1988B2可燃燒建筑材料GB8626-1988B3易燃燒建筑材料不檢驗不燃性建筑材料A在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火、不燃燒、不碳化。如花崗石、大理石、水磨石、水泥制品、混凝土制品、石膏板、石灰制品、粘土磚、玻璃、陶瓷、馬賽克、鋼材、鋁合金制品等；難燃性建筑材料B1可燃性建筑材料B2在空氣中受到火或高溫作用時，立即起火或微燃，并且離開火源后仍能繼續燃燒或微燃。如天然木材、木制人造板、竹材、木地板、聚乙烯塑料制品等。易燃性建筑材料B3在空氣中受到火或高溫作用時，立即起火，且火焰傳播速度很快。4.3.4鋼筋高溫物理力學性能(1)高溫下特征鋼筋的高溫試驗表明：

鋼筋表面的顏色在升溫過程中逐漸有所變化：(2)高溫下極限抗拉強度（恒溫加載）1）在T≤300℃所有鋼筋極限抗拉強度下降幅度都很小，一般不超過10％。2）T>300～800℃間，高溫強度急劇下降。

3）至800℃時極限抗拉強度很小，為常溫4%～12％。不同種類和強度等級的鋼筋，高溫極限強度有差別。鋼筋高溫強度在溫度300～800℃下降嚴重。如持續高溫作用使砼保護層破壞，失去對鋼筋的保護，構件承載力將嚴重下降(10－20min將發生破壞)。(3)高溫下屈服強度Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級鋼Ⅴ級鋼清華大學擬合曲線（不同單位實驗結果相差較大）(4)高溫下彈性模量中南大學同濟大學4.3.5混凝土高溫下物理力學性能(1)高溫宏觀現象溫度/℃顏色裂縫掉皮缺角疏松100同常溫無無無不300稍泛白細微，少尚無無不500灰白細微，較多少量無輕度700暗紅明顯，多少量個別角較明顯900紅寬而多無方向性磕碰即掉各角都有程度不等嚴重，冷卻后用手可以捻碎混凝土在不同溫度時的表面特征(2)混凝土高溫下的立方體抗壓強度清華大學擬合曲線（不同單位實驗結果相差較大）(3)混凝土高溫下的立方體抗拉強度清華大學擬合曲線（不同單位實驗結果相差較大）(4)混凝土高溫下的應力應變曲線4.3.6其他材料的高溫性能(1)建筑玻璃

門窗上普通平板玻璃在火災作用下大多在250℃左右，由于其變形受到門窗框的限制而自行破裂。玻璃局部溫度達到250℃就會發生炸裂。火焰溫度達到700～1000℃之間，玻璃在火焰高溫作用下，很快會炸裂而失去隔火作用。所以玻璃是不燃燒體，但其耐火極限很低。普通玻璃軟化溫度為550～600℃，消防隊員可以在火場中根據玻璃的軟化大致判斷火場溫度。(2)建筑塑料塑料是一種天然樹脂和人工合成樹脂為主要原料，加入填充劑、增塑劑、潤滑劑和顏料等制成高分子有機物。煙多而且有毒：塑料著火煙霧比較大，熱分解產物中含量最多的是CO2和CO，其次如HCI，NH3等，具有強烈刺激性，腐蝕性和毒性。多數塑料發熱量大：塑料的發熱量一般都超過木材發熱量的1～2倍，發熱量大，火場溫度高，熱輻射強，容易促使火災蔓延。密閉條件下，燃燒產物可能發生爆裂：熱分解產物中有可燃氣體，和空氣混合達到爆炸極限時，可能發生爆炸或爆燃。燃燒速度有快有慢：塑料燃燒速度差異很大，有的極易燃燒，燃燒速度很快，有的不易燃燒，燃燒速度很慢。熔融滴落：有些塑料在燃燒過程中有熔融滴落現象，熔融的塑料溫度很高容易促使火勢蔓延。現代裝修一般使用大量塑料，將產生大量有毒氣體，消防隊員撲救火災時一定要佩戴防毒面罩。(3)木材顏色溫度℃顏色溫度℃顏色溫度℃黑色400櫻紅色900鮮明橙黃色1200稍有紅色500鮮明櫻紅色1000白色1300暗紅色700橙黃色1100耀眼白色1500木材燃燒的溫度與顏色(4)普通粘土磚粘土磚是由粘土制成磚坯經過干燥入窯煅燒而成。普通粘土磚是一種比較好的耐火材料，可承受800℃～900℃高溫，遇水急冷影響也不大。磚砌體受火后發生破壞主要原因是砌筑砂漿在溫度超過600℃以后強度迅速下降，發生粉化所致。非承重24磚墻可耐火8h，承重24磚墻可耐火5.5h。磚砌體耐火性能良好。4.3.7鋼筋和砼高溫力學性能研究存在問題(1)試驗數據離散性很大，隨機性考慮不夠：試驗過程中影響因素眾多，隨機性比較大；(2)缺乏統一的試驗標準：包括加熱方式、加熱速度、恒溫時間、冷卻方式、儀器設備精度要求、測試方法、測試精度要求等；(3)砼高溫多軸力學性能研究結果不足：高溫砼研究結構基本上僅針對單向受力情況，多軸高溫砼力學性能研究缺乏；(4)高強砼高溫力學性能研究結構偏少：高強砼土已取得廣泛應用，但是其高溫力學性能沒有定量的試驗本構模型。4.4建筑結構耐火性能4.4.1建筑構件的耐火極限和燃燒性能4.4.2建筑物的耐火等級4.4.3建筑的防火設計4.4.4結構的抗火設計4.4.1建筑構件的耐火極限和燃燒性能(1)耐火極限對建筑構件按時間-溫度標準升溫曲線進行耐火實驗，從受到火作用時起，到失去支撐能力或完整性被破壞或失去隔火作用時為止經歷的時間(h)。《建筑構件耐火試驗方法》GB/T9978－1988(2)確定構件耐火極限的條件1）承重構件：失去承載能力和抗變形能力

墻：發生跨塌；梁板：發生跨塌；最大撓度超過跨度1/20；千斤頂確定構件耐火極限的條件柱：發生跨塌；試件軸向收縮變形速度超過3H(mm/min)千斤頂確定構件耐火極限的條件2）非承重構件：失去完整性或絕熱性

失去完整性：將標準棉墊置于試件有火焰和氣體出現的孔洞和其他空隙后20-30mm位置處10-30s，測量該位置是否達到棉墊的燃燒點；失去絕熱性：試件背火面的平均溫升超過試件表面初始溫度140℃或單點最高升溫超過初始溫度180℃時，則表明試件失去絕熱性。(3)影響構件耐火極限的因素

1）完整性：凡易發生爆裂、局部破壞穿洞、構件接縫等都可能影響構件完整性。

2）絕熱性：材料導溫系數和材料厚度，材料導溫系數越大，熱量越容易傳到構件背火面，絕熱性越差。

3）穩定性：構件材料燃燒性能；有效荷載量值；鋼材品種；實際材料強度；截面形狀和尺寸；配筋方式；配筋率；表面保護；受力狀態；支承條件和計算長度。影響構件完整性、絕熱性和穩定性的因素均將影響構件的耐火極限！(4)建筑構件燃燒性能分類不燃燒體：用不燃性材料制成構件，構件在空氣中受到火燒或高溫作用時不起火、不燃燒、不碳化。如磚墻、磚柱、鋼筋混凝土梁板柱，鋼梁等。難燃燒體：用難燃燒材料做成的構件或用燃燒材料做成而用非燃燒材料做保護層的構件。如瀝青砼、經過防火處理的木材、用有機物填充的混凝土和水泥刨花板等。燃燒體：用燃燒材料做成的構件，如木材等。注意建筑構件和建筑材料燃燒性能分類的區別。如何提高構件耐火極限？1）適當增加構件的截面尺寸；2）對鋼筋混凝土構件增加其保護層厚度；3）在構件表面做耐火保護層：現澆混凝土；砂漿或灰膠泥；礦物纖維；輕質預制板；4）鋼梁、鋼屋架下做耐火吊頂；5）在構件表面做防火涂料；6）進行合理的耐火構造設計。4.4.2建筑的耐火等級建筑耐火等級劃分基準：樓板－直接承受有效荷載預制預應力混凝土樓蓋在火災中的破壞(1)建筑耐火等級的劃分基準90％的火災持續時間在2h以內88％的火災持續時間在1.5h以內80％的火災持續時間在1h以內二級建筑通常采用鋼砼樓板保護層為15mm，耐火極限為1h火災統計資料《建筑設計防火規范》GB50016將建筑耐火等級分為四級。建筑樓板耐火極限大部一二級建筑不會垮二級建筑占多數一級：1.5h；二級：1.0h三級：0.5h；四級：0.5h(2)不同耐火等級建筑構件耐火極限要求建筑構件（除樓板）根據建筑遭受火災時造成的危害程度和在建筑結構中占地位提出不同要求。樓板梁柱間隔墻荷載路線承重墻地基基礎多層和單層建筑耐火等級《建筑設計防火規范》GB50016注：建筑物構件的燃燒性能和耐火極限表記憶一級耐火等級建筑物主要構件，全部為不燃燒體，耐火極限最長；二級耐火等級建筑物的主要構件，除吊頂為難燃燒體外，其余均為不燃燒體，耐火極限較長；三級耐火等級建筑屋頂承重構件為燃燒體；四級耐火等級建筑物除防火墻為不燃燒體外，其余構件為燃燒體或難燃燒體，耐火極限最短。注：《建筑設計防火規范》GB50016適用范圍適用于下列新建、擴建和改建的工業與民用建筑：

1、九層及九層以下的住宅（包括底層設置商業服務網點的住宅）和建筑高度不超過24m的其他民用建筑以及建筑高度超過24m的單層公共建筑；

2、單層、多層和高層工業建筑；

3、地下民用建筑。

不適用于炸藥廠（庫）、花炮廠（庫）、無窗廠房、人民防空工程、地下鐵道及其他地下非民用建筑、煉油廠和石油化工廠的生產區。注：建筑耐火等級的判定依據一般根據建筑構件的耐火極限判定建筑物的耐火等級一級：鋼砼結構或磚混墻結構；二級：鋼結構屋架、鋼砼柱或磚墻組合的混合結構；三級：木屋頂和磚墻組成的磚木結構；四級：木屋頂、難燃燒體墻壁組成的可燃結構。(3)高層民用建筑耐火等級《高層民用建筑設計防火規范》GB50045適用于下列新建、擴建和改建的高層建筑及其裙房：1)十層及十層以上的居住建筑(包括首層設置商業服務網點的住宅)；2)建筑高度超過24m的公共建筑。3)不適用于單層主體建筑高度超過24m的體育館、會堂、劇院等公共建筑以及高層建筑中人民防空地下室。4)當高層建筑建筑高度超過250m時，建筑設計采取的特殊防火措施，應提交國家消防主管部門組織專題研究、論證。高層民用建筑耐火等級根據使用性質、火災危險性、疏散和補救難度分為一、二類。

一級不低于二級裙房地下室高層民用建筑耐火等級高層耐火等級分為一二級（構件燃燒性能和耐火極限要求）

(4)選定建筑物耐火等級應考慮的因素建筑物的重要性；火災危險性；建筑物的高度；火災荷載的大小。4.4.3建筑的防火設計

城市消防規劃；建筑物的平面布局和防火間距；防火分區與防火分隔物設計；避難層或避難通道設計；防排煙系統設計；火災報警系統和消防系統設計；建筑內部裝修的防火設計；結構的抗火設計（1）鋼筋混凝土結構的抗火設計1)混凝土結構抗火設計要求

結構耐火設計極限時間內，結構承載力不小于各種作用產生的組合效應。

規定的各種荷載組合下，結構的耐火時間不小于規定的結構耐火時間。鋼筋混凝土結構的抗火設計混凝土結構抗火設計要求

火災下結構內部溫度均勻時，結構達到承載力極限狀態時的溫度不小于耐火極限時間內結構的最高溫度。上述三個要求等效，滿足任意一條即可鋼筋混凝土結構的抗火設計2）混凝土結構抗火設計計算過程設計受火狀況確定結構溫度場混凝土和鋼筋的高溫性能設計承載力表面熱傳導條件材料的熱