鋼材的強度和硬度會隨著溫度的升高而降低,當(dāng)溫度達到500℃時,鋼材的屈服強度將降低一半;當(dāng)溫度達到600℃時,鋼材將會降低鋼材的屈服強度和彈性模量,使其變?nèi)跚以诤奢d作用下更容易變形,失去承載能力。
一、火災(zāi)對鋼結(jié)構(gòu)可能帶來的影響
1.變形和翹曲
火災(zāi)期間加熱和冷卻不均勻會導(dǎo)致鋼構(gòu)件翹曲、扭曲或彎曲。
2.殘余應(yīng)力
快速冷卻(例如,消防工作)可能會在鋼構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生殘余應(yīng)力,可能導(dǎo)致破裂或進一步變形。
3.連接損壞
高溫會削弱或破壞螺栓、焊縫和其他連接,從而損害結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。
4.保護涂層損壞
防火涂層或其他保護措施可能會損壞或破壞,從而降低結(jié)構(gòu)的耐火和耐腐蝕能力。
5.屈曲和倒塌
在極端情況下,如果損壞足夠嚴重,脆弱的鋼結(jié)構(gòu)可能會在火災(zāi)期間或之后發(fā)生屈曲或倒塌。
二、火災(zāi)后的評估
1.常識基本判斷
對于火災(zāi)后的鋼結(jié)構(gòu),其實從常識直觀上,是可以有一些基本判斷的:
?、疟热玟撘彩窃诨鹄餆挸鰜淼?,只要不變形,雖然受過高溫,肯定還是好的。
?、迫绻麡?gòu)件變形了,是矯正還是更換?主要看哪個成本更低。
?、顷P(guān)于連接節(jié)點,如果螺栓松了,那就更換,高強螺栓是不建議重復(fù)使用的。
?、确栏阑鹜苛蠐p壞,是要修補、重刷的。
2.技術(shù)**判斷
從工程技術(shù)上,又會有一些復(fù)雜的問題需要考慮:比如可能會有更多的殘余應(yīng)力;經(jīng)歷過不同的高溫,鋼材材性會發(fā)生一些變化;焊縫的損傷;高強螺栓預(yù)拉力的損失等等。
這些工作,目前已經(jīng)有了很多研究成果。并且形成了標準(引自《火災(zāi)后工程結(jié)構(gòu)鑒定標準》T/CECS252-2019):
表6.3.12火災(zāi)后鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的物步鑒定評極標準發(fā)生以下的情況,初步可以評為Ⅳ級:
嚴重?zé)茡p壞、出現(xiàn)過大的整體變形、嚴重殘余變形、開裂或斷裂、局部屈曲、扭曲或部分焊縫撕裂導(dǎo)致承載力喪失或大部分喪失。
2.火災(zāi)后鋼結(jié)構(gòu)連接大面積損壞、焊縫嚴重開裂、螺栓燒損或斷裂脫落。
三、小結(jié)
鋼結(jié)構(gòu)建筑發(fā)生火災(zāi)后,如何評估、加固,其實是很復(fù)雜的事情,有很多經(jīng)驗技術(shù)的成分占比。尤其是在設(shè)計尚有審圖的要求,這些會變得更為復(fù)雜。