BS EN 01363——耐火试验:通用要求与替代及附加程序标准系列

Fire Resistance Tests — General Requirements (EN 1363-1) and Alternative and Additional Procedures (EN 1363-2)

📌 BS EN 1363(英国采用欧洲标准 EN 1363)是建筑构件耐火性能试验的核心基础标准,由欧洲标准化委员会(CEN)制定、英国标准协会(BSI)等同采用为英国国家标准。该标准规定了耐火试验的通用要求以及替代与附加试验程序,是评价墙、楼板、柱、梁、门、隔墙、幕墙等建筑构件耐火极限的技术基础。耐火极限是指构件在标准火灾条件下保持规定功能(完整性、隔热性、承载能力)的最长时间,是建筑防火设计与构件选型的核心量化指标。本系列由两个部分组成:Part 1(EN 1363-1:2012)规定通用要求,取代并更新了 1999 年版;Part 2(EN 1363-2:1999)规定替代与附加程序。英国方面由技术委员会 FSH/22/-/7(非承重分隔构件)及分委员会 FSH/22/1(耐火试验通用问题)参与制修订,ICS 分类号为 13.220.50。

💡 耐火试验的”可比性”依赖统一的试验条件:只有采用统一的标准升温曲线、标准试件安装方法与统一的温度与变形测量手段,不同实验室、不同时间完成的试验结果才具有可比性与可重复性。EN 1363 正是这一可比性的制度基础,也是后续各构件产品试验标准(如 EN 1364、EN 1365、EN 1366 系列)的上位标准。

一、标准适用范围与系列构成 📌

本标准适用于各类建筑构件耐火性能的试验与评价,既为通用试验提供了统一框架,也为特殊火灾场景提供了替代程序。系列构成如下:

文件版本主题内容关键信息
BS EN 01363-1EN 1363-1:2012耐火试验——通用要求(General Requirements)试验炉、升温曲线、试件、测量与判定通用规定
BS EN 01363-2EN 1363-2:1999耐火试验——替代与附加程序(Alternative and Additional Procedures)碳氢曲线、外部火灾暴露曲线等特殊程序

Part 1 是整系列的基础,规定了耐火试验炉的性能要求、标准升温曲线、试件的制备与安装、温度与变形测量、试验过程控制以及完整性与隔热性等判定准则。Part 2 则在通用要求之上,补充了针对特定火灾场景(如碳氢燃料火灾、外部火灾、缓慢燃烧火灾)的替代升温曲线与附加试验程序,使耐火试验能够覆盖更广泛的工程需求。

⚠️ 不同防火场景采用不同的升温曲线:普通建筑火灾使用标准升温曲线,而石油化工、隧道等液体或气体燃料火灾升温更快、更剧烈,必须采用碳氢曲线试验;选用与预期火灾场景匹配的试验曲线,才能真实反映构件在实际火灾中的耐火性能。

二、标准升温曲线与火灾场景 🔥

Part 1 规定的标准升温曲线(Standard Time-Temperature Curve)用来模拟一般建筑火灾的发展过程,其数学表达式为:

T = 345 × log10(8t + 1) + 20

式中 T 为炉内平均温度(单位 ℃),t 为自试验开始起经过的时间(单位 min)。曲线在试验开始后迅速升温,初期升温速率很快,随后逐渐放缓,以模拟火灾从起火到全面燃烧再到衰减阶段的温度历程。试验炉内的平均炉温必须沿该曲线控制,并满足标准规定的允许偏差,以保证不同试验之间的温度历史一致。

Part 2 则提供多种替代与附加程序,主要包括:

  • 碳氢升温曲线(Hydrocarbon Curve):模拟石油化工装置、隧道等碳氢燃料火灾,升温速率远高于标准曲线,对构件的热冲击更严苛。
  • 外部火灾暴露曲线(External Fire Exposure Curve):模拟外墙、幕墙等构件受外部火灾烟气与火焰作用时的暴露条件,温度比标准曲线低。
  • 缓慢升温曲线(Slow Heating Curve):模拟阴燃、闷烧等缓慢发展的火灾场景,用于特定产品试验。
  • 其他附加程序:如喷水冲击、机械载荷施加等,根据产品与场景需要组合使用。
💡 碳氢火灾的升温在最初几分钟即达到很高温度,对构件的考验比标准火灾严苛得多。用于石化、隧道等场景的构件,往往需按碳氢曲线试验评价其真实耐火性能,而不能简单套用标准曲线的耐火极限数据。

三、通用试验要求 📏

Part 1 对耐火试验提出系统性的通用要求,涵盖试验炉、试件安装、测量与过程控制等环节:

要素要求
试验炉能按标准升温曲线控制炉温,具备足够的热容量、升温能力与稳定的炉膛环境
试件安装试件按实际使用状态安装,支撑与约束边界条件应具有代表性,并避免非预期传热路径
温度测量炉温热电偶与试件背火面、内部测温点的数量与布置符合规定,数据采集满足精度要求
变形测量测量试件的挠度、位移与变形发展,评价构件的结构响应
过程控制炉压、炉温偏差、试验持续时间等过程参数全程受控并记录
合格判定按完整性(E)、隔热性(I)、承载能力(R)等准则判定耐火极限时间
试验报告完整记录试验条件、观察现象、测量结果与判定结论,出具规范化报告

试验炉的温度均匀性是关键控制项:标准要求炉内多个测温点平均炉温满足升温曲线的允许公差范围,同时各点之间的温度偏差不能过大,否则会因局部过热或欠热影响试验结果的代表性。试件的受火面朝向、边缘密封与支撑方式,也会直接影响热量传递与构件的破坏模式,因此标准对试件安装给出了详细规定。

四、判定准则:完整性、隔热性与承载能力 🔩

耐火极限按以下三类准则评定,实际工程中常以组合字母表示耐火性能等级:

  • 完整性(Integrity, E):构件在试验过程中不发生贯穿性裂缝、孔洞或缝隙,火焰或高温烟气不得穿透至背火面;通常通过棉垫点燃法(cotton pad test)与缝隙探棒法验证。
  • 隔热性(Insulation, I):背火面平均温升不超过 140 K,且任一点温升不超过 180 K(对应约 140℃/180℃ 的判定限值),防止背火侧材料引燃或人员灼伤。
  • 承载能力(Loadbearing capacity, R):构件在试验载荷作用下不发生失稳、过度变形或丧失承载能力,变形速率与总变形量不得超出规定限值。
🚨 耐火极限必须以经认可的耐火试验报告为依据,不得仅凭经验或未经试验的构造宣称耐火等级。构件在实际工程中的安装边界条件若与试验不一致(如约束方式不同、受火面朝向相反、开孔位置变化),其耐火性能可能显著下降,设计时必须核对试验条件与工程条件的对应关系。

五、工程实践与应用要点 🛠️

在建筑防火设计与构件选型中,耐火试验的应用要点包括:

  • 防火设计衔接:按建筑类别、使用功能与火灾荷载确定各构件的耐火极限要求(R、E、I 组合),再反向选择满足要求的构件与构造。
  • 试验委托准备:委托具备资质的耐火试验室,明确试验依据(EN 1363 系列)、升温曲线、试件尺寸与加载条件,试验前确认试件制作符合产品标准要求。
  • 数据应用边界:试验结果仅对”与试件等同或更优”的构件有效,改变截面厚度、材料密度、保护层厚度或支撑间距时,应重新评估或补充试验。
  • 与产品标准配合:EN 1363 是通用方法标准,具体构件的试验细节(如门的密封、幕墙的固定、楼板的加载)由 EN 1364、EN 1365、EN 1366 等系列进一步规定,工程引用时应层级配套使用。
✅ 一套规范的耐火试验数据,可以同时支撑产品认证、设计依据与消防验收:生产单位的型式检验、设计单位的选型计算以及监督机构的核查,都以同一份试验报告为共同语言,这正是 EN 1363 系列作为基础标准的价值所在。

六、常见问题解答 ❓

❓ 问:BS EN 1363 分几部分?
答:两部分。Part 1(EN 1363-1:2012)规定耐火试验的通用要求,Part 2(EN 1363-2:1999)规定替代与附加程序(如碳氢曲线、外部火灾暴露曲线)。
❓ 问:什么是标准升温曲线?
答:标准升温曲线是按公式 T = 345×log10(8t+1) + 20 描述的炉温-时间关系,模拟一般建筑火灾的发展过程,是评价构件在标准火灾下耐火性能的基准温度历史。
❓ 问:碳氢升温曲线与标准曲线有何不同?
答:碳氢曲线模拟液体或气体燃料火灾,初期升温更快、峰值温度更高,对构件热冲击更严苛,主要适用于石化、隧道等碳氢火灾场景。
❓ 问:耐火极限如何评定?
答:按完整性(E)、隔热性(I)、承载能力(R)三准则评定:完整性指无贯穿裂缝与火焰穿透,隔热性指背火面温升不超限,承载能力指构件在载荷下不失稳、不过度变形,综合确定耐火极限时间。
🔍 问:试验结果可以直接用于所有类似构件吗?
答:不能直接套用。试验结果仅对与试件等同或更优的构件有效,改变材料、厚度、保护层或安装边界条件时,需重新评估或补充试验,必要时咨询试验室。
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