高层建筑耐火等级
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第890页（4430字）
(一)建筑构件的燃烧性与耐火极限
1．建筑构件的燃烧性
建筑物无论用途如何，都是由墙、柱、梁、楼板、屋架、吊顶、屋面、门窗、楼梯等基本构件组成的。在建筑防火中，建筑构件的燃烧性能决定了建筑物的耐火性能。根据建筑构件在明火作用下的反应，可分为不燃烧体、难燃烧体、燃烧体三类。
2．建筑构件的耐火极限
建筑火灾的发生、发展及其熄灭，是受到多种因素影响的，而火灾对建筑物的破坏作用，除了建筑构件的燃烧性能之外，还有建筑构件的最大耐火时间。在实际建筑火灾中，由于建筑物及其容纳的可燃物的燃烧性能不同，每次火灾的实际温度时间曲线是各不相同的，即使在同一房间发生两起火灾，其燃烧状况也不尽完全相同。因此，为了对建筑构件的极限耐火时间有一个统一的检验标准，同时为了各国对火灾预防的研究与交流，国际标准化组织制订了标准火灾升温曲线。我国和世界大多数国家都采用了国际标准ISO834的标准火灾升温曲线。
所谓耐火极限，是指任一建筑构件按时间－温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间，用小时表示。
由定义可知，确定建筑构件的耐火极限有3个条件，即：失去支持能力；完整性被破坏；失去隔火作用。在耐火试验炉中作建筑构件的耐火试验时，只要三个条件中任一个条件出现，就可以确定达到其耐火极限了。如何具体应用这三个条件呢?简要介绍如下：
(1)关于失去支持能力。主要是指构件在受到火焰或高温作用下，由于构件材质高温性能的变化，使承载能力和刚度降低，截面缩小，承受不了原设计的荷载而破坏。例如，钢筋混凝土简支梁、板等受弯承重构件，挠度超过设计规定值，即超过计算长度的1／50、1／30时，就表明失去支持能力；钢柱受火作用发生失稳破坏；非承重构件受火作用后自身解体或垮塌等，均属失去支持能力。
(2)关于完整性被破坏。主要是薄壁分隔构件在火焰或高温作用下，发生爆裂或局部塌落，形成穿透裂缝或孔洞，火焰穿过构件，使其背面可燃物燃烧起火。如，预应力钢筋混凝土楼板受火焰和高温作用时，使钢筋失去预应力，发生爆裂，出现孔洞，将火灾窜到上层房间。在实际中，这类火灾例子是相当多的。
(3)关于失去隔火作用，主要是指具有分隔作用的构件，试验中背火面测得的平均温度升高了140℃(不含背火面的初始温度)，或背火面任一点的温度升高了180℃(不含背火面的初始温度)，或不考虑初始温度的情况下，背火面任一点的温度达到220℃时，都表明构件失去了隔火作用。在上述温度下，在一定时间内，能够使一些燃点较底的可燃物，如纤维系列可燃物(棉花、纸张、化纤制品等)烤焦，以至起火
截止目前的研究表明，建筑构件的耐火极限与构件的材料性能、构件尺寸、保护层厚度、构件在结构中的连接方式等，有着密切的关系。图3－4－8表明，砖墙、钢筋混凝土墙的耐火极限基本上是与其厚度成正比增加的；图3－4－9表明，钢筋混凝土梁的耐火极限是随其主筋保护层厚度成正比增加的；表3－4－14是预应力多孔板、圆孔空心板耐火实验的数据，从表中可以看出，楼板的耐火极限是随着保护层厚度的增加而增加，随着荷载的增加而减小，并且支撑条件不同时，耐火极限也不相同。其基本规律是，四面简支现浇板＞非预应力板＞预应力板。原因是，四面简支现浇板在火灾温度作用下，挠度的增加比后二者都慢，非预应力板次之。
图3－4－8 墙体厚度与耐火极限
图3－4－9 梁的主筋保护层厚度与耐火极限
表3－4－14 三种板的耐火极限比较
*为设计荷载值
(二)高层建筑耐火等级
1．高层建筑耐火等级的划分
耐火等级是衡量建筑物耐火程度的标准，它是由组成建筑物的构件的燃烧性能和耐火极限的最低者所决定的。
划分建筑物耐火等级的目的在于根据建筑物不同用途提出不同的耐火等级要求，做到既有利于安全，又有利于节约基本建设投资。火灾实例说明，耐火等级高的建筑，火灾时烧坏、倒塌的很少；耐火等级低的建筑，火灾时燃烧快，损失大。
根据我国多年的火灾统计资料，结合建筑材料、建筑设计、建筑结构及施工的实际情况，并参考国外划分耐火等级的经验，将高层建筑划分为二级(表3－4－15)。
表3－4－15 建筑构件的燃烧性能和耐火极限
高层建筑中设置了早期报警、早期灭火等保护设施，并对室内可燃装修材料加以限制，其综合防火保护能力比普通建筑要高。基本构件，如楼板、梁、疏散楼梯等的耐火极限，可保障高层建筑的基本安全。
但是，只有构件的耐火极限指标还不能完全满足建筑物的防火安全要求。因为，构件还有燃烧性能的区别。即便是相同的耐火极限，难燃烧体构件因本身燃烧，比起不燃烧体构件来，在火灾时的破坏性要大得多。例如一、二级耐火等级吊顶的耐火极限都是0．25h，但一级不燃烧体吊顶本身不燃烧，不会传播火焰而蔓延火灾；而二级难燃烧体吊顶(如难燃胶合板)不仅表面保护层容易脱落，而且还会因本身燃烧而扩大火灾范围。因此，虽然个别构件的耐火极限相同，其燃烧性能不同，在防火设计中应予以注意。如表3－4－15所示，一级耐火等级的构件全是不燃烧体。二级耐火等级的构件除吊顶为难燃烧体之外，其余都是不燃烧体。
(三)高层建筑耐火等级的选定
选定高层建筑物耐火等级的目的在于使不同用途的建筑物具有与之相适应的耐火安全储备，这样既利于安全，又利于节约投资。从建筑物的使用情况来看，其火灾危险性并不完全相同，所以，各种建筑物的安全储备要求是不相同的。消防安全投资要受到建筑总投资的限制，它在建筑总投资里占有一定的比例，而这个比例的大小与建筑物的重要程度及其在使用中的火灾危险性相适应，以求获得最佳的经济效益。高层建筑，消防投资的比例，在国外一般约为20%左右，个别的甚至更高。而我国消防设施的投资仅占建筑总投资的11%左右。因此，我们在选定耐火等级时，要注意把“钢用在刀刃上”，既要保障安全，又要节约投资。
选定建筑物的耐火等级时，要受到建筑物的使用性质与重要程度、生产和储存物品的火灾危险性类别、建筑物的高度和面积等的影响。现就确定建筑物耐火等级的主要因素分述如下：
1．建筑物的重要性
对于功能多，设备复杂，性质重要，扑救困难的重要建筑，其耐火等级应要求高一些。这些建筑包括多功能高层建筑、高级机关重要的办公楼、通信中心大楼、广播电视大厦；重要的科学研究楼、图书档案楼；重要的旅馆、公寓；重要的高层工业厂房；自动化多层、高层库房，等等。这些建筑一旦发生火灾、人员、物资集中，扑救困难，疏散困难，经济损失大，人员伤亡多，造成的影响大，对这类建筑采用一级耐火等级，是完全必要的。而对一般的办公楼、旅馆、教学楼等，由于其可燃物相对较少，起火后危险也较小，因此，可用二级耐火等级。
2．建筑物的高度
建筑物的高度越高，功能越复杂，经常停留在建筑物内的人员就越多，物资也就越多，火灾时蔓延快，燃烧猛烈，疏散和扑救工作就越困难。另外，从火灾发生的楼层统计来看，高层建筑火灾发生率基本上是自上而下地增多。根据这些特点，对其耐火等级要求应该严格一些。我国规定：一类高层建筑的耐火等级为一级，二类高层建筑的耐火等级不应低于二级。
为了使高度较大的高层建筑有较高的耐火能力，在火灾时不致很快被火烧坏甚至倒塌，能给人们较多的安全疏散时间，并为消防扑救创造必要的安全储备，对高度超过50m的二类高层建筑，其耐火等级宜分段考虑。50m以下各层采用一级耐火等级，50m以上高层可采用二级耐火等级。在国外，日本就是依建筑物高度、层数的不同，对其主要承重构件的耐火极限要求随之不同，在低层部分耐火极限要求高，顶层部分耐火极限要求低。
此外，高层工业厂房和高层库房应采用一级或二级耐火等级。当采用二级耐火等级建筑时，容纳的可燃物量平均超过200kg／m2时，其梁、楼板应符合一级耐火等级的要求。但是，设有自动灭火设备时，则发生火灾的几率减小，火灾规模也会相应减小，故可以不再提高。
3．使用性质与火灾危险性
对于民用建筑来说，使用性质有很大差异，因而诱发火灾的可能性也就不同。而且发生火灾后的人员疏散、火灾扑救的难度也不同。例如：医院的住院部、外科手术室等，不仅病人行动不便、疏散困难，而且手术中的病人也不能转移和疏散，因此，应采用一级耐火等级。又如：高层建筑中的礼堂、会议厅、观众厅等，使用人数多、疏散困难，而且建筑空间大，火灾扑救困难，故其耐火等级应采用一级。旅游宾馆、饭店等建筑，住宿旅客多，并对疏散通道了解甚少，发生火灾时，旅客不易找到疏散出口，因而疏散时间长，易造成伤亡事故，所以也应选用一级耐火等级。相反，有些建筑的使用人员固定，对建筑物情况熟悉，可燃物相对较少，故可采用二级耐火等级。
为了避免发生火灾后造成巨大损失，高层工业厂房或库房如有贵重的机器设备、贵重物资等，应该采用一级耐火等级的建筑。