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工程管理前沿【2020年第01期】

  • ID:271612
  • 浏览:6332
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-03-24 16:24:05
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

钢筋混凝土梁抗火性能研究综述

2020-04-07 13:09:19 工程地质学 舒升
资料简介

摘要: 建筑火灾的发生给人民的生命安全带来巨大的危害,有必要对建筑结构进行合理科学的抗火设计,以防止结构在火灾中损坏,造成建筑坍塌所引起的人员伤亡。钢筋混凝土梁作为建筑结构的主要承重构件,被普遍的应用在各式各样的建筑中,对其耐火性能的研究显得尤其重要。

钢筋混凝土梁抗火性能研究综述

舒升

华北理工大学,唐山 063000

摘要:建筑火灾的发生给人民的生命安全带来巨大的危害,有必要对建筑结构进行合理科学的抗火设计,以防止结构在火灾中损坏,造成建筑坍塌所引起的人员伤亡。钢筋混凝土梁作为建筑结构的主要承重构件,被普遍的应用在各式各样的建筑中,对其耐火性能的研究显得尤其重要。

关键词:钢筋混凝土梁;抗火;耐火极限

1.研究意义

火灾是钢筋混凝土建筑在使用寿命中可能遇到的最严重的问题之一,结构的耐火性能成为了结构安全的一个重要方面,结构必须能够在一定时间内保持其稳定和强度以保障人们在火灾下的生命安全。结构抗火研究的主要目的有两方面:一是制定一套合理、方便、实用的结构抗火设计方法,确保结构在火灾的一定期限内具有足够的承载力,以便于组织人员撤离,消防人员灭火等工作的进行;二是对火灾后结构的损伤程度作科学、准确的评价,并据此制定受损结构的修复和加固方案,确保火灾后经修复结构的安全性,最大限度地发挥经济效益。据国内外统计表明,火灾引起结构失效造成的间接经济损失,约为直接经济损失的三倍。由此可见,进行结构抗火理论研究具有重要意义。特别是通过理论分析并结合系统的试验研究,建立一整套科学、可靠的结构抗火设计方法,以避免因结构在火灾中破坏或倒塌所造成的人员伤亡,并减少因结构在火灾中的破坏或倒塌所造成的经济损失。钢筋混凝土梁作为主要的承重构件被广泛的应用于建筑工程中,在高温的作用下,结构性能会发生变化,受力性能变得复杂。由于结构的安全性能主要是根据构件的承载力情况,在常温条件下,结构构件遵循着“强剪弱弯”的设计理念,使其在外力的作用下拥有良好的变形能力和耗能能力。但是在火灾高温的作用下,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,这往往使原先由正截面抗弯承载力控制的构件,可能会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,因此,对钢筋混凝土结构火灾下抗剪性能的研究显得十分必要。

2.耐火极限的判断

《建筑构件耐火极限试验方法》(GB/T9978-2008)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,失去完整性表示为构件丧失隔火能力,失去隔热性则表示构件失去隔绝过量热传导性能。梁作为承重构件不具有隔火和隔绝热量的能力,所以在火灾高温下可以根据梁失去稳定性这单一条件判断试件梁是否达到耐火极限。具体判断标准为:在试验过程中试件梁发生坍垮,则表明试件失去承载能力;试件的最大挠度超过L/20时(L为计算跨度),则表明试件失去抗变形能力。

3.火灾高温对钢筋混凝土梁的影响

钢筋混凝土梁是建筑结构中常用的构件,其耐火性能是钢筋混凝土结构设计中需要考虑的一个重要问题。钢筋混凝土梁在火灾中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,构件在高温作用下的局部开裂行为对结构整体性的影响也是一个重要的问题。由于温度升高引起材料的物理和化学变化,温度梯度会造成内应力,孔隙水蒸发会引起高孔隙压力。此外,在高温下,混凝土中的骨料也会发生劣化,导致集料颗粒的分解,由此,混凝土很可能出现裂缝,暴露在火灾中的混凝土梁开裂会产生许多严重的后果。首先,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其次,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。在这些因素的影响下,构件的弹性模量和剪切模量会发生下降,很可能会导致连续梁发生斜截面受剪破坏。所以,在研究火灾高温下钢筋混凝土梁的承载力情况时,对其抗剪性能的研究也十分重要。

4.结论

科学合理的结构抗火设计方法应根据具体结构对象,直接以人员安全和火灾经济损失最小为目标,确定结构抗火需求;另考虑实际火灾升温及结构整体性能对结构抗火能力的影响。性能化方法以结构 抗火需求为目标,最大程度地模拟结构的实际抗火能力 。此外,结构抗火是个时变的过程,有必要建立其概率模型,确定模型参数随温度的定量变化规律和结构抗火的目标可靠指标,提出满足性能化目标的结构抗火设计准则。火灾是一种小概率的极端事件,对火灾整体结构的破坏准则可以放松,可以容许部分构件在火灾下失效或破坏,但需结构关键部位构件不失效和整体结构不倒塌,这对实现整体结构的消防安全目标,节约建筑防火成本具有重要意义。

参考文献

[1]. 李智. 高温下预制装配式型钢混凝土梁抗火性能研究[J]. 江苏建筑, 2018, 191(4): 40-43.

[2]. 刘俊彤. 受火作用后钢筋混凝土连续梁抗剪性能试验研究[D]. 山东建筑大学,2019.

[3]. 高立堂, 许盼让, 褚桂勋. 火灾后钢筋混凝土梁损伤识别及试验研究[J]. 四川建筑科学研究, 2018, 44(4): 06-12.

[4]. 张威振. 足尺钢筋混凝土简支梁高温力学性能的试验研究[J]. 工业建筑, 2007, 37(4): 37-41.

作者简介:

舒升,男,(1993—)汉族,安徽省六安市,硕士研究生,华北理工大学建筑工程学院,结构防灾减灾方向。