消防工程学第06章

钢的分类
碳素钢：以铁、碳为主体，含碳量小于2 碳素钢：以铁、碳为主体，含碳量小于2%。含碳 量小于0 25%的为低碳钢；介于0 25% 量小于0.25%的为低碳钢；介于0.25%～0.6%的为 中碳钢；大于0 的为高碳钢。 中碳钢；大于0.6%的为高碳钢。 合金钢：在普通低碳钢的基础上， 合金钢：在普通低碳钢的基础上，加入少量合金 元素，如硅、 钒等。 元素，如硅、锰、铬、钛、钒等。可以保证钢的 良好塑性、韧性，提高钢的强度。低合金钢合金 良好塑性、韧性，提高钢的强度。低合金钢合金 元素总含量小于5 元素总含量小于5%；中合金钢合金元素总含量为 10% 高合金钢合金元素大于10 10% 5～10%；高合金钢合金元素大于10%。
实际上，将构件从结构中孤立出来，施加一定的荷载， 实际上，将构件从结构中孤立出来，施加一定的荷载， 然后按一定的升温曲线加温， 然后按一定的升温曲线加温，来测定构件耐火时间的 方法，存在很多问题。 方法，存在很多问题。 首先，构件在结构中的受力，很难通过试验模拟， 首先，构件在结构中的受力，很难通过试验模拟，实 际构件受力各不相同，试验难以概全， 际构件受力各不相同，试验难以概全，而受力的大小 对构件耐火时间的影响较大； 对构件耐火时间的影响较大； 其次， 其次，构件在结构中的端部约束也是影响构件耐火时 间的重要因素； 间的重要因素； 再次，构件受火在结构中会产生温度应力， 再次，构件受火在结构中会产生温度应力，而这一影 响在构件试验中也难以准确反映。 响在构件试验中也难以准确反映。 正是注意到试验的上述缺陷， 正是注意到试验的上述缺陷，结构抗火设计方法已开 始从基于试验的传统方法，转为基于计算的现代方法， 始从基于试验的传统方法，转为基于计算的现代方法，
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湖南省衡阳市“11.3 特大火灾坍塌事 湖南省衡阳市“11.3”特大火灾坍塌事 故
坍塌现场全景图
广东珠海前山纺织城火灾
1996年 16日16时30分许 珠海前山纺织城A 分许， 1996年6月16日16时30分许，珠海前山纺织城A幢（6 27米 钢混结构，二级耐火等级， 层，高27米，钢混结构，二级耐火等级，建筑面积 1.8万余平方米 一层为仓库， 万余平方米， 1.8万余平方米，一层为仓库，其余各层为生产车 ），在消防工程施工 安装自动喷水装置） 在消防工程施工（ 间），在消防工程施工（安装自动喷水装置）中， 无证电工使用冲击电钻打孔时， 无证电工使用冲击电钻打孔时，因电气线路短路打 出火花引燃棉花导致火灾，由于报警迟， 出火花引燃棉花导致火灾，由于报警迟，火势迅速 蔓延。珠海市消防支队接警后， 蔓延。珠海市消防支队接警后，迅速调集消防力量 前往扑救，广东省消防总队接报后又及时调集广州、 前往扑救，广东省消防总队接报后又及时调集广州、 中山、佛山三市消防力量增援。次日4 中山、佛山三市消防力量增援。次日4时，大火被基 本控制，进入灭余火阶段。 本控制，进入灭余火阶段。
常用建筑钢材—普通碳素钢 常用建筑钢材
分为Q195、 215、 235、 255、 275五种 五种， 分为Q195、Q215、Q235、Q255、Q275五种，Q是屈服点的汉 语拼音首位字母， 数字代表钢材厚度（ 直径） 16mm mm时的 语拼音首位字母 ， 数字代表钢材厚度 （ 直径 ） ≤ 16mm 时的 屈服点下限N/mm 数字较低的钢材，碳含量和强度较低， 屈服点下限 N/mm2。 数字较低的钢材，碳含量和强度较低， 而塑性、韧性、焊接性较好。 而塑性、韧性、焊接性较好。 普通碳素钢分为A 四个质量， 级最差， 级最好。 普通碳素钢分为 A 、 B 、 C 、 D 四个质量 ， A 级最差 ， D 级最好 。 普通碳素钢塑性好， 适宜于各种加工， 并能保证在焊接、 普通碳素钢塑性好 ， 适宜于各种加工 ， 并能保证在焊接 、 超载、 冲击、 温度应力等不利条件下的安全： 超载 、 冲击 、 温度应力等不利条件下的安全 ： 力学性能稳 对轧制、 一般加热、 剧烈冷却的敏感性较小。 定 ， 对轧制 、 一般加热 、 剧烈冷却的敏感性较小 。 但与低 合金结构相比， 强度较低。 普通碳素钢中的Q235（ 合金结构相比 ， 强度较低 。 普通碳素钢中的 Q235 （ 其碳含 量为0 12% 22% 量为 0.12% ～ 0.22% ） 因为其力学及加工等综合方面的性能 较好， 而且冶炼成本低， 所以在建筑工程中得到普遍使用。 较好 ， 而且冶炼成本低 ， 所以在建筑工程中得到普遍使用 。
建筑结构与防火的关系
长期以来， 长期以来，建筑防火被认为是建筑师设 计时需要考虑的问题、 计时需要考虑的问题、结构工程师设计 时考虑结构防火（对结构称抗火更宜） 时考虑结构防火（对结构称抗火更宜） 的问题不多。 的问题不多。 确实，建筑的防火分隔、避难层的设置、 确实，建筑的防火分隔、避难层的设置、 安全疏散出口的布置等为建筑防火设计 问题
典型火灾案例
北
锈蚀
大门
3F
商住楼
4F
衡 州 大 市 场
居民楼
火灾发生地
8F
场
配电房
1F
门面
商 住
衡
州
大
厦
楼
9F
居民楼
6F
墙
2F
民房
9Fห้องสมุดไป่ตู้
居 民 楼
居 民 楼
临
楼
大
江 江
2003.11.3
湖南省衡阳市衡州大厦[ 湖南省衡阳市衡州大厦 湖南省衡阳市衡州大厦[11.3] 湖南省衡阳市衡州大厦 特大火灾坍塌事故现场平面 特大火灾坍塌事故现场平面 平 平 特大火灾坍塌事故现场平面 特大火灾坍塌事故现场平面 平 平
6.2 钢材的高温性能
钢材的冶炼和分类 常用建筑钢材 钢材的高温性能
建筑用钢材可分为钢结构用钢材（各种型材、钢板） 建筑用钢材可分为钢结构用钢材（各种型材、钢板）和钢 筋混凝土结构用钢筋两类。 筋混凝土结构用钢筋两类。它是在严格的技术控制下生产 的材料，具有强度大、塑性和韧性好、品质均匀、 的材料，具有强度大、塑性和韧性好、品质均匀、可焊可 制成的钢结构重量轻等优点。但就防火而言， 铆、制成的钢结构重量轻等优点。但就防火而言，钢材虽 然属于不燃性材料， 然属于不燃性材料，耐火性能却很差。
建筑结构与防火的关系
作为防火分隔的防火墙靠结构支承， 作为防火分隔的防火墙靠结构支承，如果火灾 中支承结构破坏， 中支承结构破坏，防火墙也起不了防火分隔作 用；还有避难层下的结构如果达不到耐火时间 要求而破坏，造成人员伤亡将更为严重；此外， 要求而破坏，造成人员伤亡将更为严重；此外， 建筑结构构件（如梁、楼板、楼梯等） 建筑结构构件（如梁、楼板、楼梯等）在火灾 中如果破坏， 中如果破坏，会影响人员的疏散和消防人员进 入建筑内灭火。 入建筑内灭火。 因此各国建筑防火设计规范都有建筑结构构件 耐火时间（或耐火极限）的规定。 耐火时间（或耐火极限）的规定。
钢材的冶炼
钢的主要成分是铁和碳，它的含碳量在2 以下。 钢的主要成分是铁和碳，它的含碳量在2%以下。 钢的冶炼主要是将熔融的生铁进行高温氧化， 钢的冶炼主要是将熔融的生铁进行高温氧化，使 碳的含量降低到预定范围， 碳的含量降低到预定范围，杂质含量降低到允许 范围之内。钢的冶炼方法主要有空气转炉炼钢法、 范围之内。钢的冶炼方法主要有空气转炉炼钢法、 氧气转炉炼钢法和平炉炼钢法。冶炼过程中， 氧气转炉炼钢法和平炉炼钢法。冶炼过程中，铁 被氧化成氧化铁，影响钢材质量，必须进行脱氧。 被氧化成氧化铁，影响钢材质量，必须进行脱氧。 根据脱氧程度的不同钢可分为沸腾钢（ 根据脱氧程度的不同钢可分为沸腾钢（脱氧不完 镇静钢（完全脱氧）和半镇静钢（ 全）、镇静钢（完全脱氧）和半镇静钢（脱氧程 度介于沸腾钢与镇静钢之间） 度介于沸腾钢与镇静钢之间）。
建筑结构与建筑的关系
一个成功的设计必然是以选择一个经济合理的结 构方案为基础， 构方案为基础，就是要选择一个切实可行的结构 形式和结构体系； 形式和结构体系；同时在各种可行的结构形式和 结构体系的比较中， 结构体系的比较中，又要能在特定的物质与技术 条件下，具有尽可能好的结构性能、 条件下，具有尽可能好的结构性能、经济效果和 建造速度。 建造速度。 一个较复杂的建筑工程， 一个较复杂的建筑工程，往往需要各专业工种互 相配合完成，而建筑又是其中的中枢， 相配合完成，而建筑又是其中的中枢，它既是建 筑功能、工程技术和建筑艺术的综合，又是建筑、 筑功能、工程技术和建筑艺术的综合，又是建筑、 结构、设备、施工等各专业工种的综合。 结构、设备、施工等各专业工种的综合。
建筑结构与建筑的关系
建筑结构与建筑有密切的关系， 建筑结构与建筑有密切的关系，在房屋 设计一开始，在决定建筑设计的平面、 设计一开始，在决定建筑设计的平面、 立面和剖面的时候， 立面和剖面的时候，就应该考虑结构方 既要保证建筑使用的要求， 案，既要保证建筑使用的要求，又要照 顾材料的选用、 顾材料的选用、结构的可能和施工的难 易。 因为不同类型的建筑， 因为不同类型的建筑，它们的结构具有 不同的受力特点和构造特点， 不同的受力特点和构造特点，大至结构 的构成及选型， 的构成及选型，小至构件尺寸的大小
广东珠海前山纺织城火灾
17日13时许， 17日13时许，外方老板急于调集数百名职工进 时许 入现场清理物资、翻棉花包；同时， 入现场清理物资、翻棉花包；同时，厂方还调 来数台履带式推土机、 来数台履带式推土机、挖掘机进入现场搬运棉 花包。因该建筑物已经经过近20 20小时的火焰高 花包。因该建筑物已经经过近20小时的火焰高 温作用，加之灭火时喷了大量水，使棉花包、 温作用，加之灭火时喷了大量水，使棉花包、 棉布包重量成倍增加， 棉布包重量成倍增加，而且又进去了几百名职 工翻包，尤其是工程机械的剧烈震动，导致A 工翻包，尤其是工程机械的剧烈震动，导致A 幢厂房于17 14时10分坍塌 造成93人死亡、 17日 分坍塌， 93人死亡 幢厂房于17日14时10分坍塌，造成93人死亡、 156人受伤的严重后果 156人受伤的严重后果