文档介绍：浅析如何提高建筑构件的耐火极限
贺海军湖南省株洲市消防支队(412000)
摘要:通过对火灾情况下建筑物主要构件梁、楼板的力学性能变化,提出提高建筑构件的耐火极限的方法和思路。
主题词:提高建筑构件耐火极限
1:问题的提出:
:建筑构件耐火极限大小的是建筑物抗御火灾的能力的表现。提高建筑构件的耐火极限对于提高建筑抗御火灾的能力,降低建筑在火灾后的修复难度,争加消防队员在火灾扑救中的安全性具有十分重要的意义。。
:耐火极限的定义:对任一建筑构件按时间-温度标准曲线进行耐火实验,从受到火的作用时起,到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时为止的这段时间。
:建筑物的耐火能力取决于建筑构件中梁、楼板的耐火极限。而梁、楼板的耐火极限主要是梁、楼板在火灾中的失去支持能力的时间长短。
:支持能力:非承重构件失去支持能力的表现是自身解体或跨塌;梁、楼板等受弯承重构件,挠曲速率发生突变,是失去支持能力的象征,当简支钢筋混凝土梁、楼板和预应力钢筋混凝土楼板跨中总挠度值分别达到实件计算长度的五十分之一、三十分之一和十分之一,表明实件失去支持能力。
2:对相关建筑材料和构件耐火性能的分析:
:钢筋在高温下的性能分析:高温下钢筋软化及内部金相结构发生变化,钢筋的强度随着受火场温度的升高而降低。经火灾实验结果表明:钢筋在高温作用下其屈服强度都会下降,其中
Ⅰ级和Ⅱ级热轧钢筋下降幅度最小,而冷拔低碳钢丝下降幅度最大。对于热轧钢筋600℃时钢筋的屈服强度只有原来的50%;对于预应力钢丝400-500℃时抗拉强度只有原来的50%,高温冷却后强度又有所恢复。热轧钢筋屈服强度下降的原因是:经高温后珠光体中的渗碳体被球化,随着温度的升高球化加速,球化组织的发展导致钢筋强度的下降;另一方面钢筋在高温的作用下表面脱碳而形成脱碳层,导致含碳量下降,随着钢筋内珠光体的减低使强度减低。对于非预应力冷拔低碳钢丝,高温作用后钢丝产生回复和再结晶作用,逐步恢复到冷加工前的状态,从而导致强度的降低:此外,同样也在渗碳的球化及表面的脱碳相象,使强度进一步减低。由此可见,钢筋强度的降低与钢筋温度密切相关。圆钢的强度折减比螺纹钢筋的要大一些,喷水冷却下的钢筋强度比未喷水时的折减要大一些。
:火灾中混凝土抗压强度和弹性摸量的变化:混凝土是一种复合材料,是由骨料和填料所组成。这些材料在受热之后物理力学性能发生变化,导致构件混凝土产生裂纹,使填质料与填料之间的粘结强度降低,从而降低混凝土的抗压强度。再从混凝土内部结构看,常温下水泥内部结构密实,CH多且晶体完整,当温度达到300度℃时,CH开始脱水分解,不仅数量明显减少,而且CH晶型缺损、破碎、裂缝增多,结构变得非常松散,所以随着温度的不断生高而不断加剧,也是降低混凝土强度的主要原因。冷却方式对受火后混凝土强度的影响是相当大的,喷水冷却比自然冷却的混凝土强度损失大。混凝土骨料在受火时强度损失也不同,一般石灰石骨料的混凝土强度损失要比花岗岩骨料的混凝土强度损失要小。火灾后混凝土的弹性摸量降低比混凝土降低强度要大。喷水冷却比自然冷却的弹性模量降低要大。
:火灾中钢筋与混凝土粘结力的变化;因受钢筋强度和混凝土抗压强度和弹性摸量的变