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建筑防火设计规范

12.1.3 条文

  隧道承重结构体的耐火极限应符合下列规定:

    1  一、二类隧道和通行机动车的三类隧道,其承重结构体耐火极限的测定应符合本规范附录C的规定;对于一、二类隧道,火灾升温曲线应采用本规范附录C第C.0.1条规定的RABT标准升温曲线,耐火极限分别不应低于2.00h和1.50h;对于通行机动车的三类隧道,火灾升温曲线应采用本规范附录C第C.0.1条规定的HC标准升温曲线,耐火极限不应低于2.00h。

    2  其他类别隧道承重结构体耐火极限的测定应符合现行国家标准《建筑构件耐火试验方法第1部分:通用要求》GB/T9978.1的规定;对于三类隧道,耐火极限不应低于2.00h;对于四类隧道,耐火极限不限。

12.1.3 解释

12.1.3   本条为强制性条文。隧道结构一旦受到破坏,特别是发生坍塌时,其修复难度非常大,花费也大。同时,火灾条件下的隧道结构安全,是保证火灾时灭火救援和火灾后隧道尽快修复使用的重要条件。不同隧道可能的火灾规模与持续时间有所差异。目前,各国以建筑构件为对象的标准耐火试验,均以《建筑构件耐火试验》ISO834的标准升温曲线(纤维质类)为基础,如《建筑材料及构件耐火试验第20部分建筑构件耐火性能试验方法一般规定》BS476:Part20、《建筑材料及构件耐火性能》DIN4102、《建筑材料及构件耐火试验方法》AS1530和《建筑构件耐火试验方法》GB9978等。该标准升温曲线以常规工业与民用建筑物内可燃物的燃烧特性为基础,模拟了地面开放空间火灾的发展状况,但这一模型不适用于石油化工工程中的有些火灾,也不适用于常见的隧道火灾。

    隧道火灾是以碳氢火灾为主的混合火灾。碳氢(HC)标准升温曲线的特点是所模拟的火灾在发展初期带有爆燃-热冲击现象,温度在最初5min之内可达到930℃左右,20min后稳定在1080℃左右。这种升温曲线模拟了火灾在特定环境或高潜热值燃料燃烧的发展过程,在国际石化工业领域和隧道工程防火中得到了普遍应用。过去,国内外开展了大量研究来确定可能发生在隧道以及其他地下建筑中的火灾类型,特别是1990年前后欧洲开展的Eureka研究计划。根据这些研究的成果,发展了一系列不同火灾类型的升温曲线。其中,法国提出了改进的碳氢标准升温曲线、德国提出了RABT曲线、荷兰交通部与TNO实验室提出了RWS标准升温曲线,我国则以碳氢升温曲线为主。在RABT曲线中,温度在5min之内就能快速升高到1200℃,在1200℃处持续90min,随后的30min内温度快速下降。这种升温曲线能比较真实地模拟隧道内大型车辆火灾的发展过程:在相对封闭的隧道空间内因热量难以扩散而导致火灾初期升温快、有较强的热冲击,随后由于缺氧状态和灭火作用而快速降温。

    此外,试验研究表明,混凝土结构受热后会由于内部产生高压水蒸气而导致表层受压,使混凝土发生爆裂。结构荷载压力和混凝土含水率越高,发生爆裂的可能性也越大。当混凝土的质量含水率大于3%时,受高温作用后肯定会发生爆裂现象。当充分干燥的混凝土长时间暴露在高温下时,混凝土内各种材料的结合水将会蒸发,从而使混凝土失去结合力而发生爆裂,最终会一层一层地穿透整个隧道的混凝土拱顶结构。这种爆裂破坏会影响人员逃生,使增强钢筋因暴露于高温中失去强度而致结构破坏,甚至导致结构垮塌。

    为满足隧道防火设计需要,在本规范附录C中增加了有关隧道结构耐火试验方法的有关要求。

12.1.3 图示

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