T/CECS756-2020 建筑铝合金结构防火技术规程及条文说明.pdf

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T/CECS756-2020 建筑铝合金结构防火技术规程及条文说明.pdf

A.0.1铝合金承重构件应按标准升温曲线或大空间升温曲线进 行耐火极限试验。

A.0.2铝合金承重构件的试验荷载应是建筑结构规范依据实际 应用确定的或由试验委托者为某一特定用途提供的实际构件荷 载。

GB/T 16895.10-2021标准下载A.0.2铝合金承重构件的试验荷载应是建筑结构规范依

A.0.3铝合金承重构件受到火的作用后,当变形量达到

1铝合金抗弯构件的极限弯曲变形量达到DL²/400d dD L2 mm或极限弯曲变形速率达到 dt L/30); 2铝合金轴向承重构件的极限轴向压缩变形量达到C=h d3h o0mm或极限轴向压缩变形速率 注:L为试件的净跨度,d为试件截面上抗压点与抗拉点之间的距离,h 为构件初始高度

A. 0.4耐火性能应以防火保护层厚度和耐火性能试验时间或而

火极限来表示,并应注明耐火性能的升温方式和防火保护层构造 方式。防火保护层厚度应精确至1mm,耐火性能试验时间或耐火 极限应精确至0.01h

.05X10 R; Td T al.0 V 0.042 t

B.0.7其他防火保护材料应根据试验结果按下式计算等变 导系数:

式中:入;一 等效热传导系数[W/(m·℃); d: 防火保护层厚度(m)。

1为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不 同的用词说明如下: 1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合…..· 的规定”或“应按执行”。

1为便于在执行本规程条文时区别对待,对要求严格程度不 同的用词说明如下: 1)表示很严格,非这样做不可的: 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 2)表示严格,在正常情况下均应这样做的: 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的: 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”; 4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。 2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合 的规定”或“应按…执行”

《建筑结构荷载规范》GB50009 《建筑设计防火规范》GB50016 《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084 《民用建筑热工设计规范》GB50176 《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300 《铝合金结构设计规范》GB50429 《铝合金结构工程施工质量验收规范》GB50576 《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974 《建筑钢结构防火技术规范》GB51249 《金属材料拉伸试验第2部分:高温试验方法》GBT228.2 《铝及铝合金挤压棒材》GB/T3191 《一般工业用铝及铝合金挤压型材》GB/T6892 《铝及铝合金拉(轧)制无缝管》GB/T6893 《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求》GB/T9978.1 《建筑构件耐火试验方法第6部分:梁的特殊要求》GB/T 78.6 《建筑构件耐火试验方法 第7部分:柱的特殊要求》GB/T 78.7 《建筑钢结构防火技术规范》CECS200

中国工程建设标准化协会标准

1 总 则 (31 ) 2 术语和符号 (32) 2. 1 术语 (32 ) 基本规定 3 (33) 3. 1 防火要求 (33) 3. 2 抗火设计 (34 ) 4 材料特性 (38 ) 4. 1 铝合金材料 (38 ) 4. 2 防火保护材料· (42) 5 抗火验算 (43) 5. 1 火灾升温计算模型 (43) 5. 2 铝合金构件升温计算 (46) 5. 3 铝合金构件的抗火验算 (50 ) 6 防火保护措施 ( 51 ) 6. 1 一般规定 ( 51 ) 6. 2 防火保护 ( 51 ) 6. 3 喷水保护 (54 ) 7 防火保护施工及验收 ( 55 )

0.2本规程不适用于未按极限承载能力为基础进行抗火设 防火保护的建筑铝合金结构,如不适用幕墙铝合金结构建筑、 式膜铝结构等,

统一标准》GB50068、《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153、 建筑结构设计术语和符号标准》GB/T50083、《铝合金结构设计 规范》GB50429、《建筑设计防火规范》GB50016、《建筑构件耐火 试验方法第1部分:通用要求》GB/T9978.1、《建筑工程施工质 量验收统一标准》GB50300等

2.1.6参照国家标准《汽车加油加气站设计与施

.1·1 火极限做出丁规定 1铝合金构件的设计耐火极限否达到要求,是关系到建筑结 构安全的重要指标。同时,本条所引用的现行国家标准《建筑设计

注:1建筑物中的墙等其他建筑构件的设计耐火极限应符合现行国家标准《建筑 设计防火规范》GB50016的规定; 2 2一、二级耐火等级的单层厂房(仓库)的柱,其设计耐火极限可按表1规定 降低0.50h; 3一级耐火等级的单层、多层厂房(仓库)设置自动喷水灭火系统时,其屋顶 承重构件的设计耐火极限可按表1规定降低0.50h; 4吊车梁的设计耐火极限不应低于表1中梁的设计耐火极限。 本条规定了铝合金结构构件的耐火极限不满足设计要求时的 理方法。铝合金结构的耐火极限经验算低于设计耐火极限时,

本条规定了铝合金结构构件的耐火极限不满足设计要求时 理方法。铝合金结构的耐火极限经验算低于设计耐火极限日 要进行防火保护。防火保护应根据工程实际选用合理的防火

护方法、材料和构造措施,做到安全适用、技术先进、经济合理。防 火保护层的厚度应通过构件耐火验算确定,保证构件的耐火极限 达到规定的设计耐火极限。 保证铝合金结构在火灾下的安全,对于防止和减少建筑铝合 金结构的火灾危害、保护人身和财产安全极为重要。铝合金结构 在火灾下的破坏,本质上是由于随着火灾下铝合金结构温度的升 高,铝合金材料强度下降,其承载力随之下降,致使铝合金结构不 能承受外部荷载作用而失效破坏。因此,对于耐火极限不满足要 求的铝合金构件,必须进行科学的防火设计,采取安全可靠、经济 合理的防火保护措施,以延缓铝合金构件升温,提高其耐火极限。 2铝合金结构节点是铝合金结构的一个基本组成部分,必须 保证铝合金结构节点在高温作用下的安全。但是火灾下铝合金结 构节点受力复杂,耐火验算工作量大。铝合金结构节点处构件、节 点板、加劲肋等聚集,其截面形状系数小于邻近构件,节点升温较 慢。为了简化设计,基于“强节点、弱构件”的设计原则,规定节点 的防火保护要求及其耐火性能均不应低于被连接构件中要求最高 者。例如,采用防火涂料保护时,节点处防火涂层的厚度不应小于 所连接构件防火涂层的最大厚度。 3.1.3经抗火验算,一般净空高度大于15m以上的体育建筑、交 通建筑、观演建筑等铝合金屋盖结构,空间温度达不到铝合金构件

1.3经抗火验算,一般净空高度大于15m以上的体育建筑

通建筑、观演建筑等铝合金屋盖结构,空间温度达不到铝合金构件 的临界温度,均可不做防火保护。对于大跨度钢结构中的铝合金 次结构,虽然铝合金次结构的损坏,可能不至于导致整个结构的倒 塌,但可能会因为传热导致主结构温度升高,所以还是要做抗火验 算。

3.2.1在20世纪80年代以前,国际上主要采用基于建筑构件标

2.1在20世纪80年代以前,国际上主要采用基于建筑构件 耐火试验的方法来进行结构防火设计,并确定其防火保护措放 此,各国及有关组织制定了相应的试验标准,包括国际标准组

3.2.2根据验算对象和层次的不同,铝合金结构防火设计可分为

坏甚至倒塌;特别重要的公共建筑的铝合金结构发生火灾日 造成的损失或影响较大,设计时应予以特别重视,故要求采 整体结构验算的防火设计方法

3.2.3基于整体结构耐火验算的防火设计方法适用于各

基于整体结构耐火验算的设计方法需要考虑结构的热膨胀 结构材料性能受高温作用的影响,先施加永久荷载、楼面活 等,再逐步施加与时间相关的温度作用进行结构弹塑性分析 结构的耐火承载力

结构中相当多的构件将进入弹塑性受力状态,或是受压失稳。 对于受弯构件、拉弯构件和压弯构件等以弯曲变形为主的构 件(如框架结构中的梁、柱),当构件两端的连接承载力不低于构件 截面的承载力时,可通过构件的塑性变形、大挠度变形来抵消其热 彭胀变形,因此可不考虑温度内力的影响,假定火灾下构件的边界 约束和在外荷载作用下产生的内力可采用常温下的边界约束和内 力,即荷载(作用)效用组合公式时忽略温度作用效应。该简化处 理方法,也为英国标准BS5950Part8采用。 对于轴心受压构件,热膨胀将增大其内力并易造成构件失稳; 对于轴心受拉构件,热膨胀将减小轴心受拉构件的拉力。因此,对 于以轴向变形为主的构件,应考虑热膨胀效应对内力的影响。 计算火灾下构件的承载力时,构件的温度应取其截面的最高 平均温度。但是,对于截面上温度明显不均匀的构件(例如组合 梁),计算构件的抗力时宜考虑温度的不均匀性,取最不利部件进 行验算。对于变截面构件,则应对各不利截面进行耐火验算。

3.2.5本条给出了构件耐火验算时的三种方法。耐

4.1.1常温下铝合金材料的物理性能指标、铝合金材料的强度设 计值、铝合金结构普通螺栓设计值、铆钉连接的强度设计值、焊缝 的强度设计值应按不同产品牌号、不同生产商公示的参数采用。 常温下铝合金材料的强度设计值应按表2采用

常温下铝合金材料强度设计值(N

常温下铝合金结构普通螺栓和铆钉连接的强度设计值应按

金结构焊缝的强度设计值应按

常温下焊缝的强度设计值(N/mm

:对于两种不同种类合金的焊: 接、焊缝的强度设计值应采用较小值 常温下铝合金材料的物理性能指标应按表6采用

表6常温下铝合金的物理性能指

表7高温下铝合金材料的弹性模量折减系数

高温下铝合金材料的强度折减系

注:表中未列人的中间温度,可按线性内插法求取。

4.2.2本条规定了膨胀型防火涂料保护层的等效热

4.2.2本条规定了膨胀型防火涂料保护层的等效热阻计算方法。 膨胀型防火涂料受火膨胀,形成比原涂层厚度大数倍到数十倍的 多孔膨胀层,膨胀层的热传导系数小,隔热防火保护性能良好。火 灾下膨胀层厚度主要取决于涂料自身的特性、涂层的厚度,受膨胀 层自身致密性、强度等的限制,膨胀层厚度不会随着涂层厚度的增 大而一直增大,而且涂层太厚容易造成膨胀层过早脱落,因此膨胀 型防火涂料存在最大使用厚度。膨胀型防火涂料涂层厚度和膨胀 层厚度、热传导系数之间均为非线性关系。因此,膨胀型防火涂料 采用对应于涂层厚度的等效热阻。 4.2.3表9给出了其他一些防火保护材料常温下的导热系数,供

4.2.3表9给出了其他一些防火保护材料常温下的导热系数,供

4.2.3表9给出了其他一些防火保护材料常温下的导热系数,供 参考。相关数值主要引自现行国家标准《民用建筑热工设计规范》 GB.50176

表9其他防火保护材料常温下的导热系数

5抗火验算5.1火灾升温计算模型5.1.1对于铝合金建筑,一般考虑标准火灾升温与大空间建筑火灾升温两种模型。本条规定了耐火验算与防火设计采用的火灾升温曲线。建筑火灾一般是从建筑内部的某一空间起火开始而造成的结果,通常可分为火灾初期增长阶段、全盛阶段、衰退阶段三个阶段。火灾的发展过程及其严重程度,取决于室内可燃物的燃烧性能、数量和分布情况(火荷载密度)以及着火房间的大小、形状、通风状况等因素。图1为一般室内火灾、高大空间火灾这两种典型的建筑火灾着火空间的环境温度升温曲线的比较。1000一般室内火灾800600ISO834标准火灾400200大空间火灾020406080时间(min)图1一般室内火灾与高大空间火灾的升温曲线比较示意图一般情况下,室内火灾在初期增长阶段、全盛阶段之间有一个标志着火灾发生质变的现象一一轰燃现象(图2)。这时室内所有.43:

反映实际火灾特性的升温曲线。因此,本条规定:当能准确确定建 筑的火灾荷载、可燃物类型及其分布、几何特征等参数时,建筑内 着火空间的环境温度也可按其他有可靠依据的火灾模型计算。 必须指出的是,高大空间火灾着火空间的环境温度不一定很 高,但是火灾区域及邻近的构件,还应考虑可能被火焰吞没、火焰 辐射对其升温的影响。建筑内的高大空间大体可分为以下两类: (1)占地面积相当大且具有一定高度的大体积型建筑。如会 堂、展览馆、剧院、体育馆、候车厅和大型仓库等,其面积通常有几 百至几千平方米,高度一般在8m~20m之间。 (2)具有一定的占地面积,但空间相当高的细高型建筑。如高 层建筑的中庭,其面积为几

(2)具有一定的占地面积,但空间相当高的细高型建筑。如高 层建筑的中庭,其面积为几十至几百平米,高度则有十几米至百米。 5.1.3大空间建筑有着与一般建筑类型不同的结构特点,它的防 火设计会体现出与传统建筑防火方法不同的特点。在建筑火灾 中,烟气是人员生命安全的最大威胁。大空间建筑火灾的蔓延速 度很快,其内部没有任何阻挡物,烟气很容易发展并迅速蔓延到 建筑的其他部分,造成更大的危害。另一方面,大空间建筑因其空 间较大,在同等火灾载荷下具有火灾初期浓烟下限较高,出现烟气 填充、分层现象以及排烟量较大等特点。而且大空间建筑火灾烟 气的升温过程较为缓慢,温度相对于小室火灾的情况低很多,故不 宜用ISO834标准火灾曲线进行模拟。 大空间空气升温模型模型考虑了火源释热率(功率)最大值 建筑面积、建筑高度、距火源距离等重要因素,因此大空间结构采 用此模型应该能较真实的模拟实际火灾。大空间火灾的火源功率 类型,可根据火源功率设计值(Q、)按表10确定。

表10火源功率类型(MW)

火灾增长类型可根据可燃物类型按表11确定。

表 11 火灾增长类型

5.2铝合金构件升温计算

表12无保护铝合金构件的截面形状系数

5.2.2本条给出了有防火保护铝合金构件的升温计算

.2.2本杀给出了有防火保折 量公式,需要逐步迭代计算。其中时间步长不宜大于30s,以保证 计算精度。表13中列出了有防火保护的铝合金构件截面形状系 数()。

有防火保护的铝合金构件的截面形状

5.2.3当构件温度达到100℃时,由于防火保护层内水分的蒸发 并吸收热量,导致构件升温延迟,通常采用延迟时间(t)来考虑。 5.2.4本条给出的标准火灾下采用轻质防火保护铝合金构件的 近似升温公式,是通过对本规程第5.2.2条迭代升温计算公式的 计算结果进行数值拟合得到的。

5.3铝合金构件的抗火验算

5.3.1~5.3.3本节是参考现行国家标准《建筑钢结构防火技术 规范》GB51249中关于钢结构耐火验算的规定,并结合现行国家 标准《铝合金结构设计规范》GB50429中常温下各种铝合金构件 承载力验算做出的规定。主要规定了轴心受拉铝合金构件、轴心 受压铝合金构件、单轴受弯铝合金构件、拉弯铝合金构件、压弯铝 合金构件等基本铝合金构件的耐火承载力验算公式,这些公式与 其常温下验算公式的形式一致,以便于设计人员掌握与应用。这 些公式的推导原理与常温下铝合金构件的相同,不同之处在于考

选用防火保护措施时,一方面应考虑不影响前续已完工的施工及 后续施工,另一方面还应保证后续施工不影响防火保护的性能。 列如,膨胀型防火涂料应与防腐底漆、防腐面漆相容(防腐涂料、防 火涂料由里及外的顺序依次为:防腐底漆,防腐中间漆,膨胀型防 火涂料,防腐面漆)。

6.2.1本条对铝合金结构防火涂料的选用做出了规

1膨胀型防火涂料以有机高分子材料为主。随着时间的延 长,这些有机材料可能发生分解、降解、溶出等不可逆反应,使涂料 老化”失效,出现粉化、脱落或膨胀性能下降。膨胀型防火涂料的 大量应用主要在1990年后,目前尚无直接评价其老化速度及寿命 示准的量化指标,只能从涂料的综合性能来判断其使用寿命的长 短。不过有两点可以确定:一是非膨胀型防火涂料寿命比膨胀型 防火涂料寿命长;二是涂料所处的环境条件越好,其使用寿命越 长。所以本规程对膨胀型防火涂料的使用范围给予一定的限制。 室外、半室外铝合金结构的环境条件比室内铝合金结构更为 严酷、不利,对膨胀型防火涂料的耐水性、耐冷热性、耐光照性、耐

老化性要求更高。 2非膨胀型防火涂料以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩、矿物纤维等 无机绝热材料为主,配以无机粘结剂制成,隔热性能、粘结性能良 好且物理化学性能稳定、使用寿命长,具有较好的耐久性,应优先 选用。但非膨胀型防火涂料的涂层强度较低、表面外观较差,更适 宜用于隐蔽构件。 非膨胀型防火涂料中膨胀蛭石、膨胀珍珠岩的粒径一般为 1mm4mm,若涂层厚度太小,施工难度大,难以保证施工质量, 为此本规程规定了非膨胀型防火涂层的最小厚度为10mm。 3需要特别注意的是防火涂料与防腐涂料的相容性问题,尤 其是膨胀型防火涂料,因为它与防腐油漆同为有机材料,可能发生 化学反应。在不能出具第三方证明材料证明“防火涂料、防腐涂料 相容”的情况下,应委托第三方进行试验验证。膨胀型防火涂料、 防腐油漆的施工顺序为:防腐底漆十防腐中间漆十防火涂料十防 腐面漆,在施工时应控制防腐底漆、中间漆的厚度,避免由于防腐 底漆、中间漆的高温变性导致防火涂层的脱落,避免因面漆过厚、 过硬而影响膨胀型防火涂料的发泡膨胀。

6.2.3铝合金结构采用防火板将铝合金构件包覆封闭起来,可起

6.2.3铝合金结构采用防火板将铝合金构件包覆封闭起来

厂法作业,综合 正劳 防火板根据产品厚度可分为防火薄板、防火厚板两大类,根据 产品密度可分为低密度、中密度和高密度防火板三大类(表14)。 表15列出了堂用防火板的主要技术性能参数

表14防火板的分类和主要技术性

表15常用防火板主要技术性能参数

防火厚板的特点是密度小、热传导系数小、耐高温(使用温度 可达1000℃以上),使用厚度可按设计耐火极限确定,通常在 10mm~50mm之间,由于本身具有优良耐火隔热性,可直接用于 铝合金结构防火,提高结构耐火时间。目前,比较成熟的防火厚板 主要有硅酸钙防火板、膨胀蛭石防火板两种,这两种防火板的成分 与非膨胀型防火涂料相近。由于国内自主生产的防火厚板产品较 少且造价较高,防火厚板目前在国内应用较少。 6.2.4铝合金结构可采用柔性毡状隔热材料(简称柔性防火毡) 包覆。柔性毡状隔热材料主要有硅酸铝纤维毡、岩棉毡、玻璃棉毡 等各种矿物棉毡。使用时,可采用钢丝网将防火毡直接固定于铝 合金构件表面。这种方法隔热性好、施工简便、造价低,适用于室内 不易受机械伤害和免受水湿的部位。硅酸铝纤维毡的热传导系数 很小L20℃时为0.034W/(m:℃),400℃时为0.096W/(m:℃)

稳定性及热稳定性好,文具有较好的柔韧性,在工程中应用较多。

稳定性及热稳定性好,又具有较好的柔韧性重庆市建筑工程施工图消防设计文件技术审查要点(重庆市住房和城乡建设委员会2020年7月),在工程中应用较多。

6.2.5铝合金空心构件可采用注水冷却保护方式。铝合金空心 构件内部充水,可通过水的流动和水分的蒸发吸热,延迟构件升 温,提高耐火性能,延缓失效时间

6.3.1有研究表明,只要在结构表面始终保持一层水膜,就能使 结构的温度始终保持在100℃以下,因此,可以通过水喷淋、水喷 雾、水幕或其他有效的水灭火系统直接对结构进行冷却。 6.3.3水喷淋、水喷雾、细水雾或水炮等灭火措施的设计需按现 行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084、《水喷雾灭 火系统设计规范》GB50219、《细水雾灭火系统技术规范》GB 50898、《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338的有关规定执 行

6.3.1有研究表明,只要在结构表面始终保持一层水膜,京 结构的温度始终保持在100℃以下,因此,可以通过水喷淋 雾、水幕或其他有效的水灭火系统直接对结构进行冷却

6.3.3水喷淋、水喷雾、细水雾或水炮等火火措施的设

行国家标准《自动喷水灭火系统设计规范》GB50084、《水呵 火系统设计规范》GB50219、《细水雾灭火系统技术规深 50898、《固定消防炮灭火系统设计规范》GB50338的有关我 行

7.0.2本规程是对铝合金结构防火保护工程施工质量的最低和 最基本的要求,应严格遵守。因此,承包合同(如质量要求等)和工 程技术文件(如设计文件、企业标准、施工技术方案等)对工程质量 的要求不得低于本规程的规定。当承包合同和设计文件对施工质 量的要求高于本规程的规定时,验收应以承包合同和设计文件为 准

范的制定具有一定的滞后性GBT36497-2018 涂料中多氯联苯的测定,为了保证新材料、新产品得至 在通过试验获得可靠数据或有实践证明的前提下,征得设 司意,是可以采用的。就施工过程而言,应明确按设计文件 工

火保护工程的施工及验收做了非常细致的规定,建议铝合金结构 的防火保护工程参照执行。

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