周洋

摘要：随着社会经济的飞速发展，我国的城市建设进程也步入稳定发展的阶段，城市高层建筑越来越普及，发展规模越来越大。近年来，高层建筑火灾事故发生的频率越来越高，给人们造成了严重的生命威胁与经济损失。当前，钢筋混凝土构件在现代高层建筑中得到了广泛的运用。研究表明，钢筋混凝土建筑遇到火灾后，其强度会大幅度地降低，将产生一系列的不安全因素，这极大地危及到了人们的生命安全与财产安全。本文首先阐述了火灾对钢筋混凝土构件强度的影响，然后就火灾对钢筋混凝土构件强度影响的升温曲线进行了研究，建立起了对钢筋混凝土建筑强度模拟的新方法，为火灾对多钢筋混凝土建筑的强度影响相关问题提供了解决依据。

关键词：钢筋混凝土；火灾；强度

前 言

建筑施工技术的进步提高了建筑物功能的多样性，高层建筑为城市景观增添了美观性，同时也给城市人民的生活带来了一些不便。比如，频繁的火灾会对钢筋混凝土建筑的强度等性质产生一定的影响，从而对人们的生命安全造成了威胁。钢筋混凝土建筑在经历火灾之后，其钢筋混凝土构件的强度会受到不同程度的影响，韧性也会发生很大的变化，其中钢筋混凝土构件的受弯性能、受压性能以及受剪性能都会产生不同程度的变化。

一、火灾对钢筋混凝土构件受力性能的影响

1.钢筋混凝土构件的受弯性能

钢筋混凝土建筑在经历火灾之后，其钢筋混凝土构件的性能会发生不同程度的变化，受弯性能会大大的降低。也就是说，钢筋混凝土构件经历火灾之后不能再被迫弯曲，否则会导致钢筋混凝土构件断裂。钢筋混凝土结构可以增加高层建筑的稳定性与结实性，有效保证建筑结构的强度。对于高层建筑来说，韧性也是衡量建筑质量的标准之一，韧性指的是建筑物的受弯性能，表示建筑物遇到地震或者强风时候对其的抵抗力。建筑物在遇到地震时，会产生不同方向的震动，而震动会使建筑物产生形變。如果一个建筑受弯性能很强，那么这些震动不会使建筑物产生过大的形变量，只会在一些方向上产生轻微的形变，这些形变不会对建筑造成较强的伤害；如果一个建筑受弯性能不强，那么当其遇到震动时就会引发其产生裂纹、或者产生倾斜，对建筑物的质量产生较大的损害，造成民众的生命安全问题与财产损失。

2.钢筋混凝土构件的受压性能

钢筋混凝土建筑在经历火灾之后，其钢筋混凝土构件的受压性能也会发生不同程度的变化，受压性能会大大地降低，钢筋混凝土构件火灾之后也不能再承受一些较大的压力，否则建筑物会出现质量问题。

以往模拟钢筋混凝土构件受压性能的实验中，用建筑的一个柱子作为建筑的受力点与核心，这个柱子代表着整个建筑的支撑核心，实验人员会模拟建筑起火的场景，同时测量柱子周围的火灾温度，研究不同的环境温度下这些柱子的损坏程度。这个模拟实验中有两个变量，一是柱子周期的环境温度变化，而是柱子接受高温的时间长短。

利用不同时间与不同温度下建筑物柱子损坏的程度建立起数据模型，大致的研究结果是：一些钢筋混凝土建筑物在火灾中，温度越高、持续时间越长的情况下会遭到巨大的损坏，甚至倒塌。因此，建筑物在火灾下的受压性能实验研究是尤为重要的。

3.钢筋混凝土构件的受剪性能

钢筋混凝土构件还会受到一定大小的剪切应力，而人们往往会忽视物体剪应力的存在，因为一般物体的抗剪切应力比较强。而一些建筑物在经受了高温火灾之后抗剪切应力会急速地下降，下降的幅度是建筑物所有性能中最大的。这一现象在生活也有体现，比如筷子在常温下几乎不能两头挤压使其断裂，而筷子在经历高温之后，筷子的硬度就会变小，因此从两头挤压就会很容易使其断裂。

二、关于火灾对钢筋混凝土构件强度影响的升温曲线研究

可以看出，以往的研究主要是通过模拟实验，借助理论对钢筋混凝土建筑的性能进行分析与总结，而本文提出了新的研究模型。这个模型是基于钢筋混凝土构件强度受火灾影响的研究，对不同温度下钢筋混凝土构件的强度与性能变化进行分析。

在钢筋混凝土建筑的火灾模拟实验前，实验人员都会拟定不同的火灾温度，在不同的温度条件下观察并钢筋混凝土构件的变化。钢筋混凝土构件在经历温度变化的过程中自身的温度主要有三个阶段的变化，分别是成长期、旺盛期和衰减熄灭期。这三个阶段中，钢筋混凝土构件在火灾环境下的温度变化规律呈正弦曲线的模式，钢筋混凝土构件在火灾中的温度曲线变化随时间的变化曲线关系式如下：

其中t表示的是发生火灾的时间值，θmax表示钢筋混凝土构件在火灾中最高的温度值，即该函数的幅值；ω表示的是火灾发生时的角频率；α表示的是该温度变化方程的系数，一般取值在0.5～0.9之间。

利用该曲线方程，我们可以进行火灾发生的整个过程中钢筋混凝土构件温度变化的模拟。但是生活实际中，火灾发生的过程较为复杂，外界环境影响因素较多，钢筋混凝土构件的温度变化并不会完全参照以上正弦函数的变化规律。因此，以上温度变化模拟模型还需进行进一步的修正与完善，以更贴合生活实际。1990年 “标准升温-时间曲线图”的提出为本文的模型研究提供了新的思路，这个计算公式为：

式中的t与式（1）中表示的内容相同，To表示的是模拟试验中炉子的初始温度，T表示的是试验中炉子温度的变化。该公式虽然简单而基本，但与本文研究的钢筋混凝土构件的实际温度变化相近。

图1曲线可以反映出，钢筋混凝土构件火灾发生时温度的变化规律，温度变化课分为三个阶段：成长期、旺盛期和衰退期。第一阶段是快速地上升，第二阶段是快速地降低，第三阶段是缓慢地降低。

三、结束语

从本文的研究可以看出，钢筋混凝土构件在经历火灾后温度变化有三个阶段，先快速地上升，然后快速地降低，最后缓慢地降低。但钢筋混凝土构件温度达到一定程度时，其强度与韧性会大大地降低，自身的抗震、抗压性能也大不如前。因此，我们需要控制火灾最高温，在钢筋混凝土构件受到破坏前采取有效的保护措施。

参考文献：

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