火对钢筋混凝土结构的影响分析

火灾之后,为了确保火灾后混凝土建筑结构的安全使用,并尽快恢复其使用,应对该建筑结构进行检测鉴定和评估,为后期使用或修复处提供依据。

火对钢筋混凝土的影响和损伤可以分为两种类型,一种是单个构件受到火的直接灼烧,产生损伤;构件表面混凝土爆裂脱落和烧伤层产生细微裂逢;另一种是梁柱组成的整体结构由于升温不同,产生很大的结构温度应力而引起构件的损伤。

一、火对钢筋混凝土的影响

钢筋混凝土构件受到火灾高温灼烧后,表面保护层基本剥落,梁和柱混凝土构件表面产生大面积龟裂,严重时甚至引起混凝土爆落和主筋外露,混凝土表面呈现红色、灰色、黄色均有。对火灾现场温度的分析就是依据对火灾后构件的破坏情况以及调查为依据进行初步判断的,并进行火场温度的分析。

钢筋混凝土中钢筋材料,温度约在200℃以上时,随着温度的升高,钢材的抗拉强度、屈服点和弹性模量都有变化,总的趋势是强度降低、塑性增大;温度在250℃左右,钢材的抗拉强度略有提高,而塑性却降低,因而钢材呈现脆性,在此区域对钢材再加热,钢材可能产生裂逢。但是,在600℃以上的高温却使冷却后的冷拔低碳钢丝强度大幅下降40%左右,从中可以说明火灾对预应力钢筋混凝土板的影响较大,由于建筑荷载大部分承重在板上,从而破坏结构的整体性,造成更大的危害。

二、火灾中火对梁、柱构件的影响

火灾中火对梁的破坏影响可以分为两种:

1. 火的直接灼烧

一般梁、柱的截面面积较大,火的直接灼烧使得钢筋混凝土构件表面一定厚度内达到较高温度,强度受到一定损失,而截面内部升温慢,温度低,在降温过程中,温度高的混凝土的收缩量大,导致梁、柱表面大面积龟裂(梁的龟裂比板严重得多),表面龟裂对柱构件整体受压能力影响不很大,但火对柱子表面烧伤导致柱子保护层脱落,降低了柱子的有效截面积。其灼烧深度即灼烧厚度与火场温度大小以及时间有关。

2. 结构性的破坏

在火灾发生时,由于板和梁升温不同,产生温度应力,梁受到拉力造成现浇梁的上部出现分布垂直裂逢。由于混凝土构件的连接处被拉裂破坏了承重体系的整体性,降低了整体结构的安全性,也不同程度地影响了梁端局部承压能力和端部钢筋锚固,导致梁承压破坏。

温度应力作用使梁受拉,使得部分柱子被拉裂,柱子局部承压力降低,又由于梁拉裂后继续产生膨胀位移,使得柱子产生偏移,降低了柱子的承截能力。

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