火灾后钢筋材料性能损失统计研究

2016-11-10严建荣安徽送变电工程公司安徽合肥230000

安徽建筑 2016年4期

严建荣　（安徽送变电工程公司，安徽　合肥　230000）

火灾后钢筋材料性能损失统计研究

严建荣（安徽送变电工程公司，安徽合肥230000）

研究火灾后钢筋力学性能的变化，对火灾后钢筋的抗拉强度、弹性模量的研究成果进行总结和统计分析。统计结果表明，随着温度的上升，钢筋材料的抗拉强度随温度的上升而逐渐衰减，采用不同的冷却方式对高温后钢筋的抗拉强度的衰减有明显的影响；同时，钢筋的弹性模量也随温度的升高而不断的衰减，但冷却方式的变化对其影响较小。

火灾；钢筋；抗拉强度；弹性模量；统计分析；拟合分析

1　概述

近年来随着建筑物高层化、规模化、功能用途复杂化及密集化程度加剧，火灾的发生因素也随之增加，规模日益扩大。建筑防火作为建筑防火的一个分支，已经引起社会的关注。现在火灾时有发生，造成了巨大的人员死伤与财产损失，也留下了许多过火后的建筑物，钢结构耐火性能差，火灾中的钢结构坍塌较多，钢筋混凝土结构由于其耐火性能较好，灾后多数都能通过加固处理后继续使用。

对灾后钢筋混凝土结构的研究主要着力于结构材料的损伤程度的确定，主要包括构件温度场分布情况、钢筋和混凝土的强度衰减状况。尤其高强度材料在现代建筑中的应用越来越广泛，应该引起注意。对于材料过火后的材性损失的分析与确定，为后续的过火后结构加固与重建工作提供可参考的依据。

2　普通钢筋高温后特性

钢筋的抗拉强度是钢筋性能的重要性能参数，尤其在受过高温后，钢筋材料的强度衰减状况，更是灾后受火结构检测、鉴定的重中之重，为后期的结构加固或拆除提供依据。影响高温后钢筋抗拉强度的因素主要有：材料种类、钢筋常温强度、高温后冷却方式、最不利温度以及受最不利温度作用时间。正是由于影响因素的不确定性和难以定量化增加了对过火后钢筋强度衰减的研究难度。

钢筋的弹性模量是钢筋另一个重要性能参数，它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，对于判断构件受火灾影响后的延性变化和承载力的降低有着重要的意义。钢筋的抗拉强度和弹性模量受高温后的折减情况分别见图1和图2。

图1　高温后普通钢筋材料抗拉强度折减对比曲线

图1是高温后钢筋材料抗拉强度折减对比曲线，观察曲线可知：

①图中曲线分布较为明显分为两个部分：一部分位于上方区域，强度折减系数衰减速率较慢［1-2］；第二部分则是分布在下方区域［3］，强度衰减速率明显较快。经对比文献试验方法得知这是由于试验中对高温钢筋的冷却方式不同引起的，炉内冷却和自然冷却状态下，钢筋的强度折减较小；而喷水冷却强度折减很大，当温度达到700℃时，残余强度仅相当于常温下的10%左右，承载力损失严重。

②文献［1］中对不同冷却方式对钢筋的强度产生的影响进行分析，指出温度在700℃以上的空冷相当于正火过程，材料中出现索氏体，使强度稍微提高；温度在700℃以上的水冷相当于一个淬火过程，材料中会出现马氏体，强度会有大幅度的提高（1.93倍），但是钢筋脆性会变得明显。

③图中曲线的差异较大，但是整体反映出钢筋在高温作用后的强度折减逐渐衰减的变化过程。

图2　高温后钢筋材料弹性模量折减对比曲线

图2中给出了目前过火后钢筋弹性模量折减对比曲线，钢筋的弹性模量随温度的上升逐渐衰减，文献［1］中材料的弹性模量衰减缓慢，当温度达到800℃时，衰减为常温下材料抗拉强度的80%左右，衰减不明显；文献［6］中钢筋材料的弹性模量的衰减较文献［1］的衰减明显，且在温度达到600℃左右时，材料的弹性模量呈现急剧下降的趋势；至温度达到800℃时，衰减为常温下材料抗拉强度的40%左右，衰减明显。