火災(zāi)對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)性能的影響及鋼筋混凝土梁耐火極限的判定

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進(jìn)步，人們對(duì)建筑物的使用功能的要求也越發(fā)的嚴(yán)格，各種體型復(fù)雜化、功能多樣化的高層以及超高層建筑在國(guó)內(nèi)迅速地出現(xiàn)。相應(yīng)的，問(wèn)題也隨著而來(lái)，由于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、材料性能等因素的影響，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，不僅造成建筑結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重破壞、坍塌，還使受災(zāi)人員和救火人員的生命安全受到很大的威脅，這就對(duì)樓板的結(jié)構(gòu)形式和材料性能提出了很高的要求。

 

鋼筋混凝土在目前許多建筑中被用于梁、柱、樓板等承重構(gòu)件，它的耐火性能是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)使用過(guò)程中需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題，是涉及結(jié)構(gòu)安全的重要方面。在火災(zāi)發(fā)生時(shí)，只有在一定時(shí)間內(nèi)保持其穩(wěn)定和強(qiáng)度，才能保障人們的安全。因此，為了防止結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中受到損壞，造成建筑坍塌，對(duì)鋼筋混凝土梁進(jìn)行耐火極限的檢測(cè)就顯得尤為重要。

 

一、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)倒塌破壞的原因

火災(zāi)條件下，隨著建筑材料和承重構(gòu)件的燃燒和破壞，整個(gè)建筑結(jié)構(gòu)必然會(huì)受到一定的影響，直至遭到局部的破壞或整個(gè)的倒塌，倒塌和破壞的原因主要有以下幾個(gè)方面：

 

 

1、在高溫的作用下，鋼筋和混凝土材料的物理性能和力學(xué)性能會(huì)發(fā)生嚴(yán)重劣化從而使構(gòu)件的內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的內(nèi)力重分布，使構(gòu)件截面剛度嚴(yán)重減弱,變形也隨之增大,嚴(yán)重影響了建筑構(gòu)件的承載能力。這會(huì)使原先由正截面抗彎承載力控制的構(gòu)件變成由斜截面抗剪承載力來(lái)控制，從而使構(gòu)件由原先的延性破壞變?yōu)榇嘈云茐摹?/p>

 

2、在火災(zāi)中，作為承重構(gòu)件的鋼筋混凝土梁的熱響應(yīng)和力學(xué)響應(yīng)強(qiáng)烈地依賴于混凝土和鋼筋的材料性能。構(gòu)件在火災(zāi)下的暴露會(huì)對(duì)混凝土和鋼筋的強(qiáng)度和剛度以及材料的粘結(jié)性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，使構(gòu)件的撓度變形增大。除了撓度外，結(jié)構(gòu)材料的性能在高溫下也發(fā)生變化，使構(gòu)件的局部發(fā)生開裂從而影響結(jié)構(gòu)整體的性能。

 

3、此外，混凝土中的骨料在高溫下也會(huì)發(fā)生劣化，導(dǎo)致集料顆粒的分解，混凝土很可能出現(xiàn)裂縫，暴露在火災(zāi)中的混凝土梁開裂會(huì)造成以下后果：混凝土局部開裂會(huì)對(duì)鋼筋和混凝土之間的粘結(jié)行為產(chǎn)生嚴(yán)重影響；混凝土開裂會(huì)使鋼筋直接暴露在高溫中，使鋼筋受到嚴(yán)重的損傷。

 

二、如何判斷鋼筋混凝土梁耐火極限？

鋼筋混凝土梁作為發(fā)生火災(zāi)時(shí)最主要的受火構(gòu)件，為把握其災(zāi)后性能，以下對(duì)鋼筋混凝土梁的耐火性能進(jìn)行分析。

 

 

GB/T 9978-2008 《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》中規(guī)定建筑構(gòu)件達(dá)到耐火極限有三個(gè)條件：失去穩(wěn)定性、失去完整性和失去隔熱性，滿足其中之一即認(rèn)為構(gòu)件達(dá)到了耐火極限。失去穩(wěn)定性表示構(gòu)件失去承載能力或抗變形能力，失去完整性表示構(gòu)件喪失隔火能力，失去隔熱性表示構(gòu)件失去隔絕過(guò)量熱傳導(dǎo)性能。

 

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定，在試驗(yàn)過(guò)程中若試件發(fā)生坍垮，則表明試件失去承載能力；試件的最大撓度超過(guò)L/30時(shí)（L為計(jì)算跨度），則表明試件梁失去抗變形能力。

 

通過(guò)上述內(nèi)容我們可了解到，鋼筋混凝土梁作為承重構(gòu)件，本身不具有隔火和隔絕熱量的能力，所以在耐火試驗(yàn)中可以根據(jù)梁失去穩(wěn)定性（承載能力）這一條件來(lái)判斷試件是否達(dá)到耐火極限。除此之外，也可以通過(guò)對(duì)火災(zāi)下鋼筋混凝土梁板的耐火極限的研究，設(shè)計(jì)出具有高度抗火能力的建筑結(jié)構(gòu)。

 

三、結(jié)語(yǔ)

 

 

鋼筋混凝土梁是建筑結(jié)構(gòu)中重要的建筑材料，是發(fā)生火災(zāi)時(shí)最主要的受火構(gòu)件，對(duì)火災(zāi)下建筑安全有很大影響，研究梁板構(gòu)件在火災(zāi)下的耐火極限具有十分重要的意義。

 

建筑結(jié)構(gòu)耐火試驗(yàn)可以為人們提供預(yù)應(yīng)力型鋼混凝土梁在火災(zāi)下的變形及破壞過(guò)程，同時(shí)也為理論分析及數(shù)值分析方法提供初步的數(shù)據(jù)支持和理論指導(dǎo)。因此科學(xué)合理地對(duì)其進(jìn)行耐火性能的檢測(cè)，通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果對(duì)提高鋼筋混凝土的各種工作性能有很大的意義。