10.1 一般规定
10.1.1 木结构建筑的防火设计和防火构造除应符合本章的规定外,尚应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的有关规定。
10.1.2 本章规定的防火设计方法适用于耐火极限不超过2.00h的构件防火设计。防火设计应采用下列设计表达式:
Sk≤Rf (10.1.2)
式中:Sk——火灾发生后验算受损木构件的荷载偶然拼合的效应设计值,永久荷载和可变荷载均应采用标准值;
Rf——按耐火极限燃烧后残余木构件的承载力设计值。
10.1.3 残余木构件的承载力设计值计算时,构件材料的强度和弹性模量应采用平均值。材料强度平均值应为材料强度标准值乘以表10.1.3规定的调整系数。
10.1.4 木构件燃烧t小时后,有效炭化层厚度应按下式计算:
def=1.2βnt0.813 (10.1.4)
式中:def——有效炭化层厚度(mm);
βn——木材燃烧1.00h的名义线性炭化速率(mm/h);采用针叶材制作的木构件的名义线性炭化速率为38mm/h;
t——耐火极限(h)。
10.1.5 当验算燃烧后的构件承载能力时,应按本标准第5章的各项相关规定进行验算,并应符合下列规定:
1 验算构件燃烧后的承载能力时,应采用构件燃烧后的剩余截面尺寸;
2 当确定构件强度值需要考虑尺寸调整系数或体积调整系数时,应按构件燃烧前的截面尺寸计算相应调整系数。
10.1.6 构件连接的耐火极限不应低于所连接构件的耐火极限。
10.1.7 三面受火和四面受火的木构件燃烧后剩余截面(图10.1.7)的几何特征应根据构件实际受火面和有效炭化厚度进行计算。单面受火和相邻两面受火的木构件燃烧后剩余截面可按本标准第10.1.4条进行确定。
10.1.8 木结构建筑构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表10.1.8的规定。常用木构件的燃烧性能和耐火极限可按本标准附录R的规定确定。
10.1.9 木结构采用的建筑材料,其燃烧性能的技术指标应符合现行国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624的规定。
10.1.1 本条规定木结构防火设计的适用范围以及与现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016之间的关系。对于本章未规定的部分,按《建筑设计防火规范》GB 50016中有关木结构建的规定执行。
10.1.2 本章防火验算的相关规定仅适用于木构件耐火极限不超过2.00h的要求。对于木结构建筑的承重梁、柱和屋顶承重构件的耐火极限通常为1.00h。
10.1.3 考虑到火灾属于偶然设计状况,应采用偶然组合进行设计。根据现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定,偶然荷载的代表值不乘以分项系数,而直接采用标准值进行验算。
当荷载直接采用标准值的组合,即在火灾情况下,燃烧后构件承载力的计算相当于采用容许应力法进行计算。参考美国《木结构设计规范》(NDS 2015)以及美国林业及纸业协会出版的第10号技术报告《计算暴露木构件的耐火极限》,在一般情况下,采用容许应力法进行计算时,构件的允许应力等于材料强度5%的分位值作为标准值,除以调整系数得到。而火灾时,允许应力则采用材料强度的平均值。
平均值与5%分位值的关系为:
fm=f0.005/(1-1.645×COV) (20)
为了简化防火验算,本条对木构件采用的材料仅分为目测分级木材、机械分级木材和胶合木三类,根据其变异系数COV,确定了各个强度调整系数见表12。对于胶合木构件材料的变异系数COV的取值根据《美国木结构设计规范》(NDS 2015)。
10.1.4 有效炭化层厚度计算公式参考《美国木结构设计规范》(NDS 2015)以及美国林业及纸业协会出版的第10号技术报告《计算暴露木构件的耐火极限》的规定。公式中的名义线形炭化速率βn是一维状态下炭化速率,取38mm/h,该数值与欧洲《木结构设计规范(第2部分)——结构耐火设计》中规定的一维炭化速率的数值(0.65mm/min)相同。名义线形炭化速率βn与效炭化速率βe的相互关系为:
βe=1.2βn/t0.187
式中t为耐火极限(h)。βn是为二维状态下,考虑了构件角部燃烧情况以及炭化速率的非线性。
10.1.8 “原2003版规范”参考了1999年美国国家防火协会(NFPA)标准220、2000年美国的《国际建筑规范》(IBC)以及1995年《加拿大国家建筑规范》中对于木结构建筑的燃烧性能和耐火极限的有关规定。
在本次修订时,结合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的修订意见和相关条文,以及我国其他有关防火试验标准对于材料燃烧性能和耐火极限的要求而制定的。
10.1.9 我国对建筑材料的燃烧性能有比较严格的要求,各项技术指标都必须符合现行国家标准《建筑材料及制品燃烧性能分级》GB 8624的要求。