火災對鋼筋混凝土結構性能的影響及鋼筋混凝土梁耐火極限的判定

隨著社會經(jīng)濟和科學技術的不斷發(fā)展與進步，人們對建筑物的使用功能的要求也越發(fā)的嚴格，各種體型復雜化、功能多樣化的高層以及超高層建筑在國內(nèi)迅速地出現(xiàn)。相應的，問題也隨著而來，由于建筑結構的設計、材料性能等因素的影響，當火災發(fā)生時，不僅造成建筑結構的嚴重破壞、坍塌，還使受災人員和救火人員的生命安全受到很大的威脅，這就對樓板的結構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、樓板等承重構件，它的耐火性能是鋼筋混凝土結構使用過程中需要考慮的一個重要問題，是涉及結構安全的重要方面。在火災發(fā)生時，只有在一定時間內(nèi)保持其穩(wěn)定和強度，才能保障人們的安全。因此，為了防止結構在火災中受到損壞，造成建筑坍塌，對鋼筋混凝土梁進行耐火極限的檢測就顯得尤為重要。

 

一、鋼筋混凝土結構倒塌破壞的原因

火災條件下，隨著建筑材料和承重構件的燃燒和破壞，整個建筑結構必然會受到一定的影響，直至遭到局部的破壞或整個的倒塌，倒塌和破壞的原因主要有以下幾個方面：

 

 

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

 

2、在火災中，作為承重構件的鋼筋混凝土梁的熱響應和力學響應強烈地依賴于混凝土和鋼筋的材料性能。構件在火災下的暴露會對混凝土和鋼筋的強度和剛度以及材料的粘結性能產(chǎn)生嚴重的影響，使構件的撓度變形增大。除了撓度外，結構材料的性能在高溫下也發(fā)生變化，使構件的局部發(fā)生開裂從而影響結構整體的性能。

 

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

 

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)生火災時最主要的受火構件，為把握其災后性能，以下對鋼筋混凝土梁的耐火性能進行分析。

 

 

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

 

根據(jù)標準中的規(guī)定，在試驗過程中若試件發(fā)生坍垮，則表明試件失去承載能力；試件的最大撓度超過L/30時（L為計算跨度），則表明試件梁失去抗變形能力。

 

通過上述內(nèi)容我們可了解到，鋼筋混凝土梁作為承重構件，本身不具有隔火和隔絕熱量的能力，所以在耐火試驗中可以根據(jù)梁失去穩(wěn)定性（承載能力）這一條件來判斷試件是否達到耐火極限。除此之外，也可以通過對火災下鋼筋混凝土梁板的耐火極限的研究，設計出具有高度抗火能力的建筑結構。

 

三、結語

 

 

鋼筋混凝土梁是建筑結構中重要的建筑材料，是發(fā)生火災時最主要的受火構件，對火災下建筑安全有很大影響，研究梁板構件在火災下的耐火極限具有十分重要的意義。

 

建筑結構耐火試驗可以為人們提供預應力型鋼混凝土梁在火災下的變形及破壞過程，同時也為理論分析及數(shù)值分析方法提供初步的數(shù)據(jù)支持和理論指導。因此科學合理地對其進行耐火性能的檢測，通過試驗數(shù)據(jù)和結果對提高鋼筋混凝土的各種工作性能有很大的意義。