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火灾中大型木材的性能

 

木材遇火时,其强度的保持时间比金属要长。 毫无防火保护的金属构件的强度在火灾中会迅速下降,而且常常几乎没有预兆就突然倒塌。 相反,木材因为表面的炭化层的作用,只会缓慢地产生强度的损失。

建筑物火灾的平均温度大约在摄氏 700 到 900 度之间。 温度升至摄氏 230 度时,钢材强度急剧下降,在摄氏 750 度时其强度只有原先的 10%。

通常,只有在温度达到摄氏 250 度时木材才会燃烧。 一旦木材着火,在火势凶猛的情况下木材通常以每分钟 0.64 毫米的速度炭化。 炭化层自然地将木材与外界隔离并且提高木构件可承受的温度。 因此,在一场持续 30 分钟的大火中,胶合木的每个暴露表面只有 19 毫米因炭化而损失,余下绝大部分原始横截面则完整无损。

建筑防火
世界上几乎各个国家都设有一个或多个涉及建筑材料和建筑体系阻燃的管理机构。 在美国,这些机构是:

  • “标准建筑规范”组织 (Model Building Code organizations) – 负责编写关于建筑工程中有关设计、质量以及其他标准体系的机构。 管理机构参与上述规范的制定工作。

  • “美国材料试验学会”(American Society of Testing Materials, ASTM) - 发布建筑材料和建筑体系的耐火测试方法。

    • ASTM E-119 耐火试验标准 (ASTM Test Method E-119) 模拟真实火灾条件对建筑构件(横梁、墙体以及连接件)的耐火试验标准。根据这个标准,得出建筑物组成部分耐火等级的研究成果。

    • ASTM E-84 试验标准建筑材料表面燃烧特性标准测试方法 (ASTM E-84 Standard Test Method for Surface Burning Characteristics of Building Materials) 提供火焰传播速度/分类和建筑材料烟雾扩散指数的相关数据。

钢梁熔化后倒塌在炭化的木梁上;尽管木梁受到严重损坏,但是仍然保持原位。

 

406 毫米,60 公斤/米的钢梁 (#W16×40) 与 178 毫米×533 毫米的胶合梁在满负荷的条件下进行耐火试验。 钢梁遇火仅 30 分钟即倒塌,但是胶合木构件仍然保持挺直,只是在遇火表面上有 19 毫米的炭化现象。

 

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