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消防安全工程指南（第3部分：结构响应和室内火灾的对外蔓延）GB∕T31540.3-2015PDF文本

Download From bbs.infoeach.comC8413.20.01中华人民共和国国家标准GB/T31540.3-2015消防安全工程指南第3部分：结构响应和室内火灾的对外蔓延CFire safety engineering guide-Part 3:Structural response and fire spread beyond the enclosure of origin(ISO/TR 13387-6:1999,Fire safety engineering guide-Part 6:Structural response and fire spread beyondthe enclosure of origin,MOD)2015-05-15发布2015-08-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布Download From bbs.infoeach.com筑素荷网Z.Z心.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-2015前言GB/T31540《消防安全工程指南》由以下部分组成：一第1部分：性能化在设计中的应用；—第2部分：火灾发生、发展及烟气的生成；第3部分：结构响应和室内火灾的对外蔓延；第4部分：探测、启动和灭火；本部分为GB/T31540的第3部分。本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分使用重新起草法修改采用IS0/TR13387-6:1999《消防安全工程结构响应和封闭间火灾的对外蔓延》。本部分与IS0/TR13387-6:1999相比在结构上有较多调整，附录A中列出了本部分与IS0/TR13387-6:1999的章条编号对照一览表。本部分与IS0/T℉13387-6：1999相比存在技术性差异，这些差异涉及的条款已通过在其外侧页边空白位置的垂直单线()进行了标示，附录B中给出了相应技术性差异及其原因的一览表。本部分还做了下列编辑性修改：别除了国际标准的前言，面新起草了英言风修改了国际标准的引言，将其作为本部分的引言；-将国际标准的“本国际标准”一词改为“本部分；一将国际标准中某些标点符号修改为符合汉语习惯的标点符号。本部分由中华人民共和国公安部提出。本部分由全国消防标准化技术委员会筑消防安全工程分技术委员会(SAC/T℃113/SC13)归。本部分负责起草单位：公安部四川消防研究所。本部分参加起草单位：四川法斯特消防安全性能评估有限公司。本部分主要起草人：张晓明、卢国、谢元一、王莉萍、刘军军、伍萍、王炯、刘志坚。Download From bbs.infoeach.com莲素村网Z.ZC.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-2015引言无论是采用“处方式”条款还是性能化方法进行消防安全设计，都应确保筑构件能够防止或延缓火灾的蔓延和结构失效；确保火灾蔓延和结构失效不会威胁筑物内人员和消防救援人员的生命安全，不会对其他消防安全目标的实现造成影响。“处方式”消防安全设计一般采用GB/T9978.1规定的筑构件耐火试验方法来判定筑构件的耐火性能，标准判据主要有耐火稳定性、耐火完整性和耐火隔热性。在我国的消防规范中，一般根据筑物的用途、防火分区的大小和筑物的高度，对筑构件的耐火性能提出要求。本部分是消防安全总体评估体系的组成部分。采用本部分给出的工程计算方法，可在具有代表性的设定火灾场景条件下，计算筑构件对于火灾的热响应和力学响应。在此基础上，采用适当的判据评估火灾蔓延趋势和结构失效的可能性。本部分适合从事消防安全工程的专业人员使用，包括消防设计人员、消防救援人员、规范标准制定者、保险商、消防安全管理人员和风险管理人员，标准使用者应充分理解本部分给出的计算方法中相关参数的含义和应用条件。J.NEDownload From bbs.infoeach.com莲素村网Z..ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-2015消防安全工程指南第3部分：结构响应和室内火灾的对外蔓延1范围GB/T31540的本部分为评估火灾对筑结构的危害程度和火灾蔓延方向，以及相应消防安全措施的有效性规定了框架性工程计算方法。本部分适用于预测筑构件在火灾导致的受火条件下的结构响应，以及火灾在筑物内部和筑物之间的蔓延趋势。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T5907(所有部分)，消防词汇，GB/T9978.具贷构件耐火试验方法第部分：通用要求(GBT9978,12008,1S0834-1:1999,MOD)GB/T31540.1消防安全工程指南第1部分：性能化在设计中的应用(GB/T31540.1一2015，ISO/TR13387-1:1999,MOD)GB/T31540.2消防安全工程指南第2部分：火灾发生、发展及烟气的生成(GB/T31540.22015,ISO/TR13387-4:1999,MOD)3术语和定义GB/T5907界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1筑构件building element筑结构的组成部分，包括地板、墙、梁、柱、门等，但不包含筑的内储物。3.2封闭间enclosure由筑构件围合而成的空间。3.3力学响应mechanical response筑物构件在火灾中的偏移变化、刚度变化及稳定性的变化，或火灾中筑材料的收缩（膨胀）、剥落、分层等原因而引起的筑物构件开（裂缝）的变化。3.4热响应thermal response火灾中筑构件内温度的变化情况，以及筑构件受火灾高温的影响而发生熔化开裂的过程。1Download From bbs.infoeach.com運筑素荷网Z.Z心.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-20153.5结构失效structure failure火灾中，在筑构件上所施加的荷载超出其承载能力。4符号下列符号适用于本文件。c材料的比热容，单位为焦耳每千克开尔文[J/(kg·K)门]；k导热系数，单位为瓦每米开尔文[W/(m·K)];p密度，单位为千克每立方米(kg/m3)。5子系统3根据GB/T31540.1的规定，消防安全设计评估内容由多个子系统组成，本部分为子系统3。消防安全设计评估方法的关键点是确认子系统之间的关联性，并评估子系统之间的转换关系。在GB/T31540.1中，对消防安全设计评估方法的信息处理流程进行了分析说明。信息处理流程包含有总体信息层、评估信息层和信息处理层。第一层为总体信息层，包括子系统之间传递的数据和用于进行工程判断的数据，子系统3与总体信息的关联情况见图1。子系统3采用其他子系统的输入数据，同时输出其他子系统所需的数据。图1给出了数据在总体信息系统和子系统3评估的传递关系。∠。∠○U。N上第二层为评估信息层，描述子系统3的评估对象。子系统3对筑物系统的热响应和力学响应进行计算和评估，确定火灾是否会发生蔓延。详见本部分第6章。第三层为信息处理层，描述子系统3的评估基本过程。图1给出了子系统3的评估流程，第6章对这些流程进行详细说明。2Download From bbs.infoeach.com莲素村网Z..ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-2015总体信息层1筑物O2环境3火灾荷载4火灾场景5使用人员动力学模拟（动态结果）6筑状况7内储物状况8生成物9人员状况10人员位置11压力/流速O12火灾规模/烟气范围13热变化其他影响14报警响应15控制系统响应16灭火响应17消防队干预子系统3评估信息层1热应后里玄不?2「力学响应3火灾蔓延*古子系统3信息处理层i热传递1热辐射米米2对流换热米3热传导质量传递4烟气流动5飞火物理和化学反应6热分解7相变米8强度9分层10剥落11影胀/收缩说明：一输入数据；O—输出数据；X一子系统数据交换。图1子系统3的总体信息、评估和信息处理流程图3Download From bbs.infoeach.com理筑素荷网Z.SC.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-20156子系统3的评估流程6.1一般规定本章给出了火灾中筑物结构构件的热响应、力学响应以及判断发生火灾蔓延的评估指南，提供了相关的输入数据和输出信息。6.2热响应6.2.1概述计算火灾中筑构件的热响应，同时结合热响应性能判据，可评估筑结构失效的可能性和火灾蔓延方向。筑构件的热响应性能判据见第8章。6.2.2输入和输出6.2.2.1输入信息包括：筑物的参数（筑构件尺寸、火源位置、热物理和热化学性能）；火灾规模/烟气范围（火灾的规模大小、火源与主要筑构件的相对位置）；热变化（动态温度分布、流人筑构件的热通量）；压力/流速（火灾烟气的速度，用于评估从火灾传递到筑构件上的对流热通量）；生成物种类（生成物的烟气浓度影响烟气发射率，用于计算传递到筑构件的热辐射量）。6.2.2.2输出信息为筑物的状况（筑构件表面的温升曲线）。注：该输出结果亦可用作输入数据，评估筑构件的力学响应和火灾蔓延。6.2.3筑构件热响应的模拟筑构件热响应评估流程见图1。子系统3的分析重点在于计算传递到筑构件表面和内部的热量，筑构件所处的火灾环境由子系统1（见GB/T31540.2)进行计算分析。材料内部热传递的热传导方程需要采用数值方法求解。对于热导率很大或极薄的材料，可假设构件内部温度场均匀一致，立集总热容模型。用于模拟火灾中筑构件热响应的工程方法见第7章。6.3力学响应6.3.1概述构件内部的温升曲线作为输入数据可用于评估筑结构和构件的力学响应。力学响应可以衡量火灾中筑构件挠度、刚度和稳定性的变化情况，也可以衡量因材料收缩或膨胀、散裂、分层等造成构件出现开裂缝的变化情况。评估结构失效和火灾蔓延，需要预测火灾中筑构件的力学响应，评估火灾中筑物所能承受的应力损坏程度。结合力学响应性能判据，可对筑构件的力学响应进行评估。力学响应性能判据见第8章。6.3.2输入和输出6.3.2.1输人信息包括：4Download From bbs.infoeach.com莲素村网Z.ZC.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-2015一筑物的参数（筑构件的力学性能、筑构件所承受的结构荷载）；—筑物的状况（筑构件内部和表面的动态温度分布）；压力/流速（压力分布对结构性能的影响）。6.3.2.2输出信息为筑物的状况（筑构件的完整性和稳定性）。注：该输出结果亦可用作输入数据，评估结构失效和火灾蔓延。6.3.3筑构件力学响应的模拟在消防安全工程方法中，模拟单个构件或结构整体在受火条件下的力学响应需要了解构件内部的温度分布，对此可按照6.2规定的步骤计算得出；对于接受GB/T9978.1标准温升曲线测试的构件，也可直接由标准温升曲线计算得出构件内部的温度分布。将温度升高时材料的力学性能（如弹性模量、屈服强度）和传统的结构分析结合起来，可对筑构件的结构响应进行评估，尤其是对构件的热膨胀、变形或承载能力进行评估。在消防安全工程计算中，一般根据筑构件在标准耐火试验中的性能表现判断其在受火条件下的完整性。6.3.4连续性和约束的影响构件受火时的力学响应受到来自周围结构构件的连续性和约束的影响。结构的连续性使应力在火灾条件下得到重新分配，单个构件的抗火性能得到提高，有利于保持结构稳定性。约束通常会诚小位移量但被完全约束的受热构件因热膨胀受限而产生巨大的内部应力，可造成结构失效。典可系小网2上的约束对火灾中柱的性能产生两方面的影响。首先，受限的自由热膨胀会使柱的内部产生压应力，抵消温度上升引起的柱的强度和刚度下降。其次，当柱的承载能力受到应变能力的限制时，受约束柱的失效方式可从突然间的弯曲垮塌转换为一种渐进式的形变。由于构件外表的热膨胀会受到来自温度较低的中心部位的限制，受火构件在整个厚度方向上的热梯度会产生内应力，应力的大小取决于受热材料的热物性。对于混凝土构件，局部的表面应力过大会导致构件表面出现爆裂脱落。6.3.5结构失效在判定是否会发生结构失效前，应按6.3.3的规定，对筑物的结构和构件在受火条件下的力学响应进行评估。结合筑构件的力学响应和性能判据可判断是否会发生结构失效。结构失效性能判据的立见第8章。6.4火灾蔓延6.4.1一般设计原则6.4.1.1消防安全设计的一个重要特征就是确保火灾蔓延不会威胁筑内人员和消防员的生命安全，也不会破坏其他消防安全目标的实现。消防规范一般依靠防火分隔阻挡或延缓筑内部的火灾蔓延，也就是使用具有规定耐火极限的筑构件将筑内部空间分割成多个封闭间，从而将火灾限制在封闭间内，防止其蔓延进人人员的疏散通道和其他空间。6.4.1.2火灾即可通过火灾发生前就存在的开部蔓延，也可因防火分隔的隔热性、完整性或稳定性失效而在筑物内蔓延。沿外墙传播的火焰可使火灾从一个楼层蔓延到其他楼层，火灾也可通过辐射热、5Download From bbs.infoeach.com理筑素荷网Z.ZS心.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-2015火焰直接冲击和（或）飞火等方式在筑物之间蔓延。6.4.1.3输入信息为筑物的状况（筑构件内部和表面上的温升曲线、筑构件的完整性和稳定性)。6.4.1.4输出信息为火灾规模/烟气范围（火灾蔓延的范围）。6.4.2火灾蔓延途径6.4.2.1常见的火灾蔓延途径图2描述了常见的火灾蔓延途径。图2中的分隔件代表有管线穿越的实际组件。以下对图中每个途径及其形成原因进行说明：一图2)：因完整性或隔热性失效，火焰直接穿过墙体，或通过裂缝在墙和邻近构件（如天花板）之间传播；图2b):火焰穿过耐火极限较低的构件，从一个封闭间传播到另外一个封闭间：一图2?)：因屋顶结构垮塌或完整性受到大面积破坏，火焰从封闭间冲出屋顶，并通过火焰辐射、燃烧滴落物等方式再次向下穿透屋顶进人相邻的封闭间。该途径也包括通过天窗的火灾蔓延；一图2d):因屋顶材料燃烧或熔化等原因，火焰或热烟气在屋顶结构内传播至相邻的封闭间；一图2)：墙体没有分隔到顶，火焰或热烟气穿透天花板通过夹层空间进入相邻的封闭间；图2)：火焰通过地板进入相邻的封闭间；图2g火焰通过簪道，水平蔓延到邻近的封闭间；Z.J?SC.NE丁一图2)：火焰在垂直管道内部向上蔓延，同时受到浮升和烟囱效应的影响；一图2)：火焰进入电梯井或者楼梯间蔓延到上面的楼层；一图2)：因楼板的完整性或隔热性失效，火灾通过楼板或楼板缝隙向上蔓延；一图2k):火焰通过窗户或外墙上的开蔓延到上一楼层；图21)：火焰通过外墙的内表面空隙传播到上一楼层；图2)：从窗户或外墙的开窜出的火焰或热烟气引燃外墙表面上的可燃材料，沿筑物垂直向上蔓延；一图2)：火灾以热辐射、直接火焰冲击和飞火等方式在筑物间传播蔓延；一图20)：筑物外的火焰以热辐射、直接火焰冲击和飞火等方式传播到筑物内。图2c)~图2j)、图21)和图2m)所示的途径对筑物产生的影响需要通过试验获取数据，而图2a)、图2b)和图20)所示途径则可通过计算获取数据。不同火灾蔓延途径出现的概率可根据实际的火灾统计数据进行评估。6Download From bbs.infoeach.com莲素村网Z.ZC.ET
Download From bbs.infoeach.comGB/T31540.3-20152ab)c33445)161212131517o)说明：1—墙；7一垂直管道；13一火灾邻近筑；2—墙开部；8一垂直竖井（电梯井，楼梯间等）；14—辐射；3—楼层顶板；9—窗户：15—起火筑；4一天花板夹层空间；10-一外墙，16—风；5—地板；11一外墙表面；17—外部火源：6—水平管道：12—飞火：18一火焰传播。图2常见的火灾蔓延途径6.4.2.2火灾在封闭间之间的蔓延火灾在封闭间之间的蔓延可通过火灾发生前就存在的开部实现，也可由两相邻封闭间的筑分Download From bbs.infoeach.com運筑素村网Z.ZC.ET
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