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火灾对钢筋混凝土结构性能的影响及钢筋混凝土梁耐火极限的判定

火灾对钢筋混凝土结构性能的影响及钢筋混凝土梁耐火极限的判定
2023.05.23
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作者:中钢国检
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随着社会经济和科学技术的不断发展与进步,人们对建筑物的使用功能的要求也越发的严格,各种体型复杂化、功能多样化的高层以及超高层建筑在国内迅速地出现。相应的,问题也随着而来,由于建筑结构的设计、材料性能等因素的影响,当火灾发生时,不仅造成建筑结构的严重破坏、坍塌,还使受灾人员和救火人员的生命安全受到很大的威胁,这就对楼板的结构形式和材料性能提出了很高的要求。

 

01

 

钢筋混凝土在目前许多建筑中被用于梁、柱、楼板等承重构件,它的耐火性能是钢筋混凝土结构使用过程中需要考虑的一个重要问题,是涉及结构安全的重要方面。在火灾发生时,只有在一定时间内保持其稳定和强度,才能保障人们的安全。因此,为了防止结构在火灾中受到损坏,造成建筑坍塌,对钢筋混凝土梁进行耐火极限的检测就显得尤为重要。

 

钢筋混凝土结构倒塌破坏的原因

火灾条件下,随着建筑材料和承重构件的燃烧和破坏,整个建筑结构必然会受到一定的影响,直至遭到局部的破坏或整个的倒塌,倒塌和破坏的原因主要有以下几个方面:

 

03

 

1、在高温的作用下,钢筋和混凝土材料的物理性能和力学性能会发生严重劣化从而使构件的内部产生强烈的内力重分布,使构件截面刚度严重减弱,变形也随之增大,严重影响了建筑构件的承载能力。这会使原先由正截面抗弯承载力控制的构件变成由斜截面抗剪承载力来控制,从而使构件由原先的延性破坏变为脆性破坏。

 

2、在火灾中,作为承重构件的钢筋混凝土梁的热响应和力学响应强烈地依赖于混凝土和钢筋的材料性能。构件在火灾下的暴露会对混凝土和钢筋的强度和刚度以及材料的粘结性能产生严重的影响,使构件的挠度变形增大。除了挠度外,结构材料的性能在高温下也发生变化,使构件的局部发生开裂从而影响结构整体的性能。

 

3、此外,混凝土中的骨料在高温下也会发生劣化,导致集料颗粒的分解,混凝土很可能出现裂缝,暴露在火灾中的混凝土梁开裂会造成以下后果:混凝土局部开裂会对钢筋和混凝土之间的粘结行为产生严重影响;混凝土开裂会使钢筋直接暴露在高温中,使钢筋受到严重的损伤。

 

如何判断钢筋混凝土梁耐火极限?

钢筋混凝土梁作为发生火灾时最主要的受火构件,为把握其灾后性能,以下对钢筋混凝土梁的耐火性能进行分析。

 

02

 

GB/T 9978-2008 《建筑构件耐火试验方法》中规定建筑构件达到耐火极限有三个条件:失去稳定性、失去完整性和失去隔热性,满足其中之一即认为构件达到了耐火极限。失去稳定性表示构件失去承载能力或抗变形能力,失去完整性表示构件丧失隔火能力,失去隔热性表示构件失去隔绝过量热传导性能。

 

根据标准中的规定,在试验过程中若试件发生坍垮,则表明试件失去承载能力;试件的最大挠度超过L/30时(L为计算跨度),则表明试件梁失去抗变形能力。

 

通过上述内容我们可了解到,钢筋混凝土梁作为承重构件,本身不具有隔火和隔绝热量的能力,所以在耐火试验中可以根据梁失去稳定性(承载能力)这一条件来判断试件是否达到耐火极限。除此之外,也可以通过对火灾下钢筋混凝土梁板的耐火极限的研究,设计出具有高度抗火能力的建筑结构。

 

结语

 

04

 

钢筋混凝土梁是建筑结构中重要的建筑材料,是发生火灾时最主要的受火构件,对火灾下建筑安全有很大影响,研究梁板构件在火灾下的耐火极限具有十分重要的意义。

 

建筑结构耐火试验可以为人们提供预应力型钢混凝土梁在火灾下的变形及破坏过程,同时也为理论分析及数值分析方法提供初步的数据支持和理论指导。因此科学合理地对其进行耐火性能的检测,通过试验数据和结果对提高钢筋混凝土的各种工作性能有很大的意义。

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