火灾温度曲线图和建筑材料的耐火性

2017/6/13 0:00:00
火灾温度曲线

我国采用国际标准(ISO834)规定的标准火灾温度-时间曲线。

标准火灾温度曲线


木屋火灾温度曲线


钢结构

钢结构不耐火,在火灾烈焰下,构件温度迅速上升,钢材的屈服强度和弹性模量随温度的上升而急剧下降。当钢材温度超过300℃时,其强度降低而塑性增加;至750℃时,结构完全丧失承载能力,变形迅速增加,导致结构倒塌。因此,《高钢规程》规定对钢结构中的梁、柱、支撑及起承重作用的压型钢板等要喷涂防火涂料加以保护。


粘土砖

粘土砖经过高温煅烧,因而再次受到高温作用时性能保持稳定,耐火性较好。粘土砖受800-900℃高温作用时无明显破坏。耐火实验表明:240mm非承重砖墙可耐火8h,承重砖墙可耐火5.5h。


砂浆

砂浆在400℃以前,强度不降低,甚至有所增大;在超过400℃以后,强度显著降低,且在冷却后强度更低。因此,砖砌体受火后发生破坏主要原因是砌筑砂浆超过600℃以后强度迅速下降,发生粉化所至。


石材

石材是一种耐火性能较好的材料。石材在温度超过500℃以后,强度降低明显,含石英的石材还会发生爆裂。这主要是因为由不同矿石组成的石材膨胀不均。而由石灰石等单一岩石组成的石材可耐800-900℃的高温。


钢筋混凝土

1、火场温度对钢筋混凝土构件板的影响

 

温度对钢筋混凝土构件板的影响,按板的损坏或大致的温度范围可以分为三种情况。

 

(1) 混凝土表面颜色变化不大,粉刷层完好或基本完好(粉刷层熏黑)或者粉刷层部分脱落,混凝土表面熏黑,此时混凝土表面温度大致在300℃以下。

 

(2) 钢筋混凝土粉刷层基本剥落,混凝土表面颜色为浅红或红灰,无横向裂逢或纵向裂逢,此时混凝土表面温度大致在300-500℃范围。

 

(3) 钢筋混凝土粉刷层全部剥落,混凝土表面颜色灰黄或浅黄,有纵横裂缝,自重下板的挠度明显大于L/400(L为板的净跨长度),或者混凝土保护层爆落露筋,混凝土表面温度在500-600℃以上。为了进一步确定板的刚度和强度,根据有关资料对一些火灾后板的试验分析表明:不大的温差对板的刚度有非常明显的影响,板的刚度(即混凝土弹性模量)随着温度的升高而急剧下降,比强度的下降大得多。这一特性是因为板的厚度通常较小,升温较快(火灾升温速度大约在150℃/h),加上板的截面惯性矩小,往往使得标准荷载下的变形超出允许值而受到更大的破坏。

 

2、火灾中火对梁的影响

 

火灾中火对梁的破坏影响可以分为两种:一种是直接灼烧危害,另一种是梁结构性能受到破坏

 

(1) 火对梁的直接灼烧。一般梁的截面积较大,火的直接灼烧使得钢筋混凝土梁在表面一定厚度内达到较高温度,梁的强度受到一定损失,而梁截面内部升温慢,温度低,在降温过程中,温度高的混凝土的收缩量大,导致梁表面大面积龟裂(梁的龟裂比板严重得多),其灼烧深度即灼烧厚度与火场温度的大小有关,梁混凝土弹性模量的下降,温度对梁的变形的影响比板小。因此,火灼烧对主梁的主要影响是烧伤层强度和耐火性的变化;

 

(2) 梁结构性的破坏,在火灾发生时,由于板和梁升温不同,产生温度应力,梁受到拉力造成现浇梁的上部出现分布垂直裂逢。混凝土构件的连接处被拉裂破坏了承重体系的整体性,降低了整体结构的安全性,也不同程度地影响了梁端局部承压能力和端部钢筋锚固,导致梁承压破坏。

 

3、火灾中火对钢筋混凝土柱子的影响

 

火对柱的影响与梁的影响相似,大致有两种情况,直接灼烧和结构性破坏。

 

(1) 火对柱的直接灼烧,情况与梁相似,柱子表面有大量龟裂逢,柱子的受力为轴向受压和小偏心受压,由于柱子混凝土弹性模量受火后下降,将使柱子内纵向钢筋压力有一定的增加,可以说在火灾中火对柱子的整体受压能力影响不很大,但是火对柱子表面烧伤导致柱子保护层脱落,降低了柱子的有效截面积。

 

(2) 火对柱子结构性的破坏,由于火场中温度对钢筋混凝土构件产生温度应力,温度应力作用使梁受拉,使得部分柱子被拉裂,柱子局部承压力降低,又由于梁拉裂后继续产生膨胀位移,使得柱子产生偏移,降低了柱子的承截能力。


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