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混凝土结构抗火性能研究摘要：由于城市的密集化程度越来越高，人口持续增长，多高层现代建筑（多以钢筋混凝土建筑居多）也越来越多，从而导致建筑火灾频繁发生，后果也越来越严重，造成人类生命及财产蒙受重大损失。
因此有必要研究钢筋混凝土结构的抗火性能。
近年来，国内外开展了高温（火灾）下的钢筋混凝土材料、构件及相应结构的受力性能的实验研究及理论分析，并取得了一些成果，现就钢筋混凝土结构抗火性能研究内容、设计以及现状与发展做简单介绍。
关键字：混凝土抗火内容、设计、发展0 引言火灾给人类的生命财产造成极大的损失,火灾造成的经济损失仅次于干旱和洪涝,而发生的频度则位居各种灾种之首。
目前,钢筋混凝土结构是我国主要建筑结构形式之一。
尽管钢筋和混凝土材料属于热惰性材料,但由于火灾的高温作用,材料性能将严重劣化,在结构中将发生严重的内(应)力重分布,使结构性能大大削弱,危及结构的安全。
建筑结构特别是钢筋混凝土框架结构在火灾中坍塌的事故时有发生,往往造成重大的人员伤亡和财产损失。
研究钢筋混凝土结构的抗火性能十分必要和迫切。
1混凝土结构抗火理论研究内容混凝土结构抗火的全过程分析包括三部分:室内火灾温度场分析、构件和结构内部温度场分析和抗火性能分析。
本文主要介绍后两部分的研究。
1.1混凝土构件和结构内温度场1.1.1求解方法概述为进行高温下的结构性能分析,一般先进行构件和结构内温度场分析,由于结构的内力和变形一般不影响热传导过程,因而可对温度场进行独立分析。
构件和截面温度场由于受诸多因素如材性离散、边界条件处理等影响,理论分析较为复杂。
以前的温度场确定主要通过试验实测,即通过在构件中预埋热电偶,积累大量数据绘制成相应的表格供查找参考。
热传导方程是一个非线性抛物型偏微分方程,在用数值解法求解的过程中,除上文提到的空间有限元和时间有限差分结合法外,还有空间差分和时间差分结合法、空间有限元和时间有限元结合法等。
目前研究者对温度场的计算对象均集中在构件如墙板、柱、梁等,由于热传导问题实际上是三维问题,这大大增加了理论求解的难度,因而研究者根据构件形状、受火条件等对计算模型进行简化,从而变为二维问题甚至一维问题。
混凝土及预应力混凝土结构抗火研究现状与展望1. 本文概述随着现代社会对建筑安全性能要求的不断提高，混凝土及预应力混凝土结构的抗火性能已成为土木工程领域的研究热点。
本文旨在全面综述当前混凝土及预应力混凝土结构抗火研究的现状，探讨存在的问题，并展望未来的研究方向。
文章首先对混凝土及预应力混凝土在火灾环境下的性能变化进行概述，包括材料的热工性能、力学性能的退化以及火灾后结构的损伤评估等方面。
接着，文章将重点介绍国内外在混凝土及预应力混凝土结构抗火研究方面所取得的主要成果和进展，包括抗火设计方法、抗火性能试验、数值模拟与理论分析等方面。
文章将指出当前研究中存在的问题和挑战，并提出未来的研究方向和建议，以期为提升混凝土及预应力混凝土结构的抗火性能提供有益的参考和借鉴。
1.1 研究背景与意义混凝土及预应力混凝土结构在现代建筑和工程领域中占据着举足轻重的地位。
随着城市化进程的加快和高层建筑的不断涌现，这些结构的安全性和耐久性成为了工程界关注的焦点。
特别是在火灾等极端情况下，混凝土及预应力混凝土结构的抗火性能直接关系到人员安全和财产保护，对其抗火性能的研究具有重要的现实意义和深远的战略意义。
在建筑结构设计中，除了考虑日常使用环境下的承载能力和稳定性外，还必须充分考虑在火灾等非常规环境下的结构行为。
火灾作为一种常见的自然灾害和人为事故，对建筑结构的破坏力极大，尤其在高层建筑、地下工程、大型公共设施等领域，火灾可能导致灾难性的后果。
研究混凝土及预应力混凝土结构在火灾作用下的抗火性能，对于提高结构的安全性和可靠性，减少火灾带来的损失具有至关重要的作用。
随着科技的进步和材料科学的发展，混凝土及预应力混凝土结构的设计理论和施工技术也在不断完善。
现有的研究和实践表明，这些结构在火灾中的性能仍然存在诸多不确定性，例如材料性能的退化、结构构件的破坏模式、整体结构的稳定性等。
这些问题的存在，不仅增加了结构设计的难度，也对现行的设计规范和标准提出了挑战。
建筑结构学报 Journal of Building Structures第31卷第6期2010年6月Vol131No16June2010014文章编号:100026869(2010)0620110212近年来混凝土结构抗火研究进展吴 波1,唐贵和1,2(1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州510640;2.华南农业大学土木工程系,广东广州510642)摘要:简要总结了近年来混凝土结构(包括新建混凝土结构、加固混凝土结构、循环再利用混凝土结构)抗火研究的主要进展,分析了其中尚存在的一些问题,在此基础上建议给出了该领域今后的发展趋势。
并针对编制中的《混凝土结构耐火设计技术规程》进行了简要说明。
分析表明:由于高温下混凝土结构达到变形极限状态和承载力极限状态的升温时间一般较为接近,为与常温下混凝土结构设计统一并考虑常规设计习惯,可以高温下混凝土结构的承载力极限状态为基础进行耐火设计;结构随机抗火特性、构件高温协同作用、结构整体火灾行为、减振控制装置抗火性能等是今后一段时间混凝土结构抗火领域值得关注的研究课题。
关键词:混凝土;结构;抗火;设计规程中图分类号:T U375 文章标志码:AState2of2the2art of fire2resistance study onconcrete structures in recent yearsWU Bo1,T ANG Guihe1,2(1.State Key Laborat ory of Subtr op ical Building Science,S outh China University of Technol ogy,Guangzhou510640,China;2.Depart m ent of Civil Engineering,South China Agricultural University,Guangzhou510642,China) Abstract:This paper p resents the state2of2the2art of fire2resistance study on concrete structures including retr ofitted structures and re2used structures in recent year,and discusses s ome issues that still need t o be investigated.Based on the extensive literatures,the develop ing trends of fire2resistance research of concrete structures are suggested.The ‘Regulations for fire resistance of concrete building structures’currently under p reparation is introduced briefly.It can be seen that since the heating ti me related to the defor mati on li m it state is generally very close t o that corres ponding t o the l oad2bearing capacity li m it state for concrete structures at high temperature,and considering the design p ractice at r oom temperature,the fire resistance design may be conducted based on the l oad2bearing capacity li m it state at elevated temperature.Random fire resistance of structures,cooperative acti on of structural members at high temperature,fire behavi or of gl obal structures,and fire resistance of contr ol devices are main p r oblem s for concrete structures in fire and need to be studied in the future.Keywords:concrete;structure;fire2resistance;designal specification基金项目:国家自然科学基金重点项目(50738005),教育部科学技术研究重点项目(108106),广东省科技计划项目(2009B060700094),亚热带建筑科学国家重点实验室重点研究项目(2008Z B10),中央高校基本科研业务费项目(2009ZZ0046)。
混凝土的抗火性能研究混凝土是一种常用的建筑材料，其抗火性能对建筑结构的安全至关重要。
本文将对混凝土的抗火性能进行研究，探讨其在火灾中的表现及相关改进措施。
一、引言混凝土作为一种广泛应用于建筑领域的材料，具有一定的抗火特性。
然而，在长时间高温作用下，混凝土结构仍然可能遭受破坏。
因此，进一步研究混凝土的抗火性能对于提高建筑结构的防火能力和延长疏散时间至关重要。
二、混凝土在火灾中的表现在火灾中，混凝土的抗火性能直接影响着建筑结构的安全性。
当温度升高时，混凝土内部的水分会逐渐蒸发，从而形成一层保护层，防止火焰侵蚀内部结构。
此外，混凝土中的石料和骨料具有较高的熔点和导热性，能够吸收和分散火焰的热量，有效延缓火势蔓延。
然而，长时间高温的作用下，混凝土内部的水分会被蒸发殆尽，保护层的效果将逐渐减弱。
同时，高温会导致混凝土产生膨胀和裂缝，使其力学性能下降，极端情况下可能导致建筑结构崩塌。
三、混凝土的抗火性能改进措施为了提高混凝土的抗火性能，可以采取以下措施：1. 添加防火掺合料：适量添加防火掺合料，如铝粉、硅酸铝盐等，可在混凝土中形成具有良好隔热性能的保护层，进一步提高其抗火能力。
2. 改变混凝土配合比：通过调整混凝土中水泥、骨料和砂的配合比，可以改变其力学性能和热传导性能，从而提高其抗火性能。
3. 使用纤维增强材料：添加纤维增强材料，如钢纤维、玻璃纤维等，可以有效提高混凝土的韧性和抗裂性能，从而增强其在火灾中的抗击能力。
4. 进行防火涂层处理：在混凝土表面施加防火涂层，如防火涂料或防火石膏板，可以形成一层隔热保护层，起到阻燃的作用，保护混凝土结构不受火势侵蚀。
四、混凝土抗火性能的测试方法为了评估混凝土的抗火性能，通常采用以下测试方法：1. 火焰冲击试验：将预制的混凝土试样置于直接火焰冲击区域，观察并记录试样的表面破坏情况和裂缝程度，以评估其抗火能力。
2. 热重分析：通过对混凝土试样进行热重分析，可以确定其在高温下的热分解过程和质量损失，从而评估其热稳定性和抗火性能。
国内外建筑结构耐火抗火技术研究动态3篇国内外建筑结构耐火抗火技术研究动态1随着建筑行业的发展，结构耐火抗火技术的研究也成为了一个重要的话题。
近年来，国内外学者们对于建筑结构的耐火性、抗火性等方面的研究取得了一系列的进展和成果，这些成果不仅对于建筑行业的发展有着重要的意义，对于提高建筑的安全性能也有着深远的影响。
国内的耐火抗火技术研究方面，随着消防安全意识的不断提高，一些学者也开始研究建筑物的防火技术，其中包括耐火材料、防火构造和防火涂料等方面的研究。
针对耐火材料方面的研究，国内外有很多的学者投入大量的精力进行了探索，主要包括无机耐火材料、有机耐火材料和复合耐火材料等方面，这些材料在建筑领域中得到了广泛的应用。
有机耐火材料主要是指聚酯树脂、亚麻制品、聚酰亚胺等材料，这些材料耐高温性能较好，可以防止或者减缓火灾的蔓延。
而无机耐火材料则以各种高温能耗降解、防静电、高温抗热胀和防结露等性能优势，在耐火抗火方面明显优于有机耐火材料。
此外，防火构造技术也是一个备受关注的领域，这方面的技术主要是指建筑结构设计时采取的相关防火措施。
在现代建筑中，常用的防火构造技术主要包括防火隔墙、防火板和防火滑轮等方面，这些构造物可以有效地增加建筑结构的防火安全系数。
而在一些防火施工的过程中，防火涂料也扮演着非常重要的角色，这些涂料主要是以无机化学成分为主要原料，能够有效地防止建筑物着火和减少火灾的蔓延。
同时，防火涂料反应迅速，也不会妨碍建筑物新的涂料涂刷等建筑装修操作。
在国外方面，耐火抗火技术的研究得到了较高的关注，尤其是在欧美国家。
除常规耐火材料、防火构造等技术外，国外学者还尝试引进新型的耐火材料，如可降解的耐火材料、气凝胶等。
同时，各国还对耐火材料进行了多种性能测试，以进一步提高建筑的耐火性能。
总之，建筑结构的耐火抗火技术是建筑行业中非常重要的一个方面，同时也是保障建筑安全的重要手段。
在未来，我们还需要不断地投入研究，使得建筑的耐火抗火性能更加优越，为人们的生活注入更多的保障和信心在建筑行业中，耐火抗火技术是非常重要的一环，其关系到人们的生命财产安全。
混凝土结构在火灾中的力学性能研究混凝土结构在火灾中的力学性能研究概述随着城市化进程的不断加速，建筑数量与高度不断增加。
然而，在日常使用中，建筑可能会遭受自然灾害和人为事故的影响，如火灾等。
因此，建筑的火灾安全性成为了人们非常关注的问题。
混凝土结构是建筑中最常见的一种结构形式，因此对混凝土结构在火灾中的力学性能进行研究具有重要的实际意义。
研究现状目前，对混凝土结构在火灾中的力学性能的研究已经得到了广泛的关注。
一些研究表明，在火灾中，混凝土结构的力学性能受到了很大的影响。
主要表现在以下三个方面：1. 抗拉强度降低。
混凝土在火灾中暴露于高温环境下，混凝土中的水分会被蒸发，导致混凝土中的水化反应停止，水泥胶凝体中的孔隙增大，混凝土的抗拉强度降低。
2. 抗压强度降低。
混凝土在火灾中，由于高温环境的作用，水泥胶凝体中的孔隙增大，导致混凝土的抗压强度降低。
3. 模量降低。
混凝土在火灾中，由于高温环境的作用，水泥胶凝体中的孔隙增大，导致混凝土的模量降低。
此外，还有一些研究表明，在火灾中，混凝土结构的耐久性也会受到影响。
主要表现在以下两个方面：1. 混凝土结构的氯离子渗透性增强。
混凝土在高温环境下暴露时间越长，混凝土结构的氯离子渗透性越强。
而氯离子的进入会导致混凝土结构的钢筋腐蚀，从而影响其耐久性。
2. 混凝土结构的碳化速度加快。
混凝土在火灾中暴露于高温环境下，水泥胶凝体中的孔隙增大，从而空气中的二氧化碳容易进入混凝土结构中，导致混凝土结构的碳化速度加快，从而影响其耐久性。
研究方法为了研究混凝土结构在火灾中的力学性能，可以采用以下几种方法：1. 实验方法。
在实验室中，可以对混凝土结构进行热试验和机械性能测试，以研究混凝土结构在火灾中的力学性能。
2. 数值模拟方法。
运用数值模拟软件，可以对混凝土结构在火灾中的力学性能进行数值模拟，以分析混凝土结构在火灾中的力学响应。
3. 经验分析方法。
通过对已经发生过火灾的混凝土结构进行经验分析，可以总结出混凝土结构在火灾中的力学性能表现和规律。
混凝土结构中的火灾安全性研究一、背景介绍混凝土作为一种常见的建筑材料，在建筑结构中得到广泛应用。
然而，混凝土结构在火灾中的安全性问题一直备受关注。
火灾对混凝土结构造成的损害不仅会影响建筑的结构安全，还可能危及人们的生命安全。
因此，混凝土结构的火灾安全性研究显得尤为重要。
二、混凝土结构在火灾中的特性1. 混凝土的耐火性混凝土的耐火性是指混凝土在高温下的承载能力。
混凝土在高温下会发生不同程度的变形和剥落，但其整体的承载能力相对较高。
一般情况下，混凝土的耐火性与其配合比、水胶比、材料质量等因素有关。
2. 混凝土的热膨胀性混凝土在高温下会发生膨胀，这会对混凝土结构的稳定性造成一定影响。
混凝土的热膨胀系数与其配合比、水胶比、材料质量等因素有关。
3. 混凝土的裂缝特性混凝土在高温下容易出现裂缝，这会对混凝土结构的稳定性造成较大影响。
混凝土的裂缝特性与其配合比、水胶比、材料质量等因素有关。
三、混凝土结构的火灾安全性研究现状1. 国内研究现状国内学者对混凝土结构的火灾安全性进行了广泛的研究。
其中，对混凝土的耐火性、热膨胀性、裂缝特性等进行了深入探讨，并提出了相应的改进措施。
2. 国际研究现状国际上也对混凝土结构的火灾安全性进行了较为深入的研究。
其中，对混凝土的耐火性、热膨胀性、裂缝特性等进行了系统分析，并提出了一些改进措施。
四、提高混凝土结构的火灾安全性的措施1. 提高混凝土的耐火性为提高混凝土的耐火性，可以采取以下措施：（1）采用高温稳定剂和高温防火材料，提高混凝土的高温稳定性；（2）采用防火涂料、阻燃剂等材料对混凝土进行涂覆，提高混凝土的耐火性；（3）采取合理的配合比和水胶比，控制混凝土的裂缝发生。
2. 提高混凝土的热膨胀性为提高混凝土的热膨胀性，可以采取以下措施：（1）采用高温稳定剂和高温防火材料，提高混凝土的高温稳定性；（2）采用高温膨胀剂，控制混凝土在高温下的膨胀量；（3）采取合理的配合比和水胶比，控制混凝土的裂缝发生。
混凝土构件的防火性能研究
一、研究背景
混凝土在建筑结构中具有广泛的应用。
然而，在发生火灾时，混凝土
构件也会受到破坏，因此混凝土构件的防火性能研究具有重要的意义。
目前，国内外已经开展了大量的混凝土构件防火性能研究，主要包括
材料燃烧性能、热传递性能、结构承载性能等方面。
二、材料燃烧性能研究
混凝土构件的燃烧性能是影响其防火性能的重要因素之一。
研究表明，混凝土中的水分和氢氧化钙可以吸收燃烧过程中释放的热量，从而减
缓混凝土表面的温度升高。
此外，混凝土中添加适量的阻燃剂也可以
有效地提高混凝土的耐火性能。
三、热传递性能研究
混凝土构件在火灾中的热传递性能也是影响其防火性能的重要因素之一。
研究表明，混凝土的导热系数随着温度的升高而增大，因此在高
温条件下，混凝土的导热系数要比常温下大得多。
在混凝土构件的设
计中，应该尽可能采用低导热系数的混凝土材料，从而减缓火灾时热
量的传递速度，提高混凝土构件的耐火性能。
四、结构承载性能研究
混凝土构件在火灾中的结构承载性能是其防火性能的最终体现。
研究表明，混凝土构件在高温条件下容易出现开裂、剥落等破坏现象，因此在混凝土构件的设计中应该采用适当的钢筋布置方式，提高混凝土构件的抗裂性能和抗剥落性能。
五、结论
混凝土构件的防火性能研究是一个复杂的系统工程，需要从材料燃烧性能、热传递性能和结构承载性能等多个方面进行综合研究。
在实际工程中，应该根据具体的情况选择适当的混凝土材料和设计方案，提高混凝土构件的耐火性能，确保建筑结构在火灾中的安全性。
混凝土新型防火技术及其应用一、引言随着现代建筑技术的不断发展，人们对建筑物的防火性能要求越来越高。
在建筑物的主体结构中，混凝土是一种常用的材料。
因此，研究混凝土的防火技术，提高建筑物的防火性能具有重要的意义。
本文将介绍混凝土新型防火技术及其应用。
二、混凝土防火技术的发展现状1.传统防火技术传统的混凝土防火技术主要是在混凝土中加入一定比例的阻燃材料，如纤维素、氧化铝等。
这些防火材料的主要作用是隔热、减缓火势和延长耐火时间。
2.新型防火技术近年来，新型混凝土防火技术也随之出现。
这些新技术主要有以下几种：（1）高性能混凝土高性能混凝土是一种具有高强度、高柔韧性、高耐久性、高耐火性的混凝土。
它的耐火性能比传统混凝土更好，能够在高温下保持一定的强度和稳定性。
（2）微孔混凝土微孔混凝土是一种具有多孔结构的混凝土，其孔隙率可以达到50%以上。
这种混凝土具有轻质、隔热、吸音、耐酸碱等特点，同时还具有良好的防火性能。
（3）耐火混凝土耐火混凝土是一种具有高耐火性能的混凝土，其耐火温度可以达到1500℃以上。
这种混凝土通过添加特殊的耐火材料和阻燃材料来提高其耐火性能。
（4）玻化微珠混凝土玻化微珠混凝土是一种混凝土，其主要原料是玻化微珠，通过添加水泥、砂、石子等材料制成。
这种混凝土具有优异的隔热性能和防火性能，能够有效地减缓火势和延长耐火时间。
三、混凝土新型防火技术的应用1.建筑外墙在建筑外墙的设计中，可以采用微孔混凝土、高性能混凝土等特殊混凝土来提高建筑物的防火性能。
此外，还可以在外墙表面喷涂防火涂料来增加外墙的耐火性能。
2.楼梯间楼梯间是建筑物内最容易发生火灾的区域之一，因此，为了提高楼梯间的防火性能，可以采用耐火混凝土和玻化微珠混凝土等材料来制作楼梯间的结构。
3.隔墙隔墙是建筑物内的一个重要部分，它能够将不同的区域隔开，防止火势扩散。
为了提高隔墙的防火性能，可以采用微孔混凝土、玻化微珠混凝土等材料来制作隔墙。
4.屋顶屋顶是建筑物内最容易受到火灾侵袭的区域之一，因此，为了提高屋顶的防火性能，可以采用高性能混凝土和耐火混凝土等材料来制作屋顶的结构。
混凝土结构中的火灾安全性研究一、研究背景混凝土结构作为一种常见的建筑结构，广泛应用于各种建筑物中，然而在火灾发生时，混凝土结构的火灾安全性也备受关注。
火灾不仅会对建筑物造成严重的损失，还会对人们的生命和财产安全造成巨大威胁。
因此，研究混凝土结构的火灾安全性具有重要意义。
二、火灾对混凝土结构的影响1.混凝土结构的耐火性混凝土结构通常被认为是一种较为耐火的建筑结构，但实际上，混凝土结构在火灾中也会受到一定的影响。
火灾温度高达1000℃以上时，混凝土结构也会出现开裂、剥落等现象，从而导致结构破坏。
2.混凝土结构的变形在火灾中，混凝土结构会受到高温的影响，从而导致结构变形。
混凝土结构的变形不仅会影响结构的稳定性，还会影响建筑物的使用功能。
三、提高混凝土结构的火灾安全性的措施1.材料的选择在设计混凝土结构时，应选择具有较好耐火性能的材料。
例如，在混凝土中添加适量的耐火材料，可以提高混凝土结构的耐火性能。
2.结构的设计在混凝土结构的设计中，应考虑结构的耐火性能。
例如，在梁、柱等关键部位增加保护层，可以减少结构受到高温影响的程度。
3.消防设施的设置在建筑物中设置消防设施，可以有效地控制火灾的蔓延，从而保护混凝土结构的安全。
例如，在建筑物中设置喷淋系统、烟雾探测器等消防设施，可以及时发现火灾并进行有效的灭火措施。
四、国内外研究现状1.国内研究现状在国内，对混凝土结构的火灾安全性研究比较少。
目前，国内的研究主要集中在混凝土的耐火性能方面。
例如，研究添加不同种类的耐火材料对混凝土耐火性能的影响等。
2.国外研究现状在国外，对混凝土结构的火灾安全性研究相对较为成熟。
例如，欧洲建筑标准中规定了混凝土结构的防火性能要求，包括结构耐火极限、防火保护厚度等。
此外，国外还研究了混凝土结构在火灾中的变形规律、耐火材料的应用等方面。
五、未来发展趋势未来，混凝土结构的火灾安全性研究将成为热点领域之一。
随着人们对建筑安全性的要求不断提高，混凝土结构的火灾安全性将成为建筑设计的重要考虑因素。
建筑结构学报 J o u r n a l o f B u i l d i n g S t r u c t u r e s第31卷第6期2010年6月V o l.31N o.6J u n e2010014文章编号:1000-6869(2010)06-0110-12近年来混凝土结构抗火研究进展吴 波1,唐贵和1,2(1.华南理工大学亚热带建筑科学国家重点实验室,广东广州510640;2.华南农业大学土木工程系,广东广州510642)摘要:简要总结了近年来混凝土结构(包括新建混凝土结构、加固混凝土结构、循环再利用混凝土结构)抗火研究的主要进展,分析了其中尚存在的一些问题,在此基础上建议给出了该领域今后的发展趋势。
并针对编制中的《混凝土结构耐火设计技术规程》进行了简要说明。
分析表明:由于高温下混凝土结构达到变形极限状态和承载力极限状态的升温时间一般较为接近,为与常温下混凝土结构设计统一并考虑常规设计习惯,可以高温下混凝土结构的承载力极限状态为基础进行耐火设计;结构随机抗火特性、构件高温协同作用、结构整体火灾行为、减振控制装置抗火性能等是今后一段时间混凝土结构抗火领域值得关注的研究课题。
关键词:混凝土;结构;抗火;设计规程中图分类号:T U375 文章标志码:AS t a t e-o f-t h e-a r t o f f i r e-r e s i s t a n c e s t u d y o nc o n c r e t e s t r u c t u r e s i n r e c e n t y e a r sWUB o1,T A N GG u i h e1,2(1.S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f S u b t r o p i c a l B u i l d i n g S c i e n c e,S o u t h C h i n a U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,G u a n g z h o u510640,C h i n a;2.D e p a r t m e n t o f C i v i l E n g i n e e r i n g,S o u t hC h i n a A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y,G u a n g z h o u510642,C h i n a)A b s t r a c t:T h i s p a p e r p r e s e n t s t h e s t a t e-o f-t h e-a r t o f f i r e-r e s i s t a n c es t u d y o nc o n c r e t es t r u c t u r e s i n c l u d i n g r e t r o f i t t e d s t r u c t u r e s a n d r e-u s e d s t r u c t u r e s i n r e c e n t y e a r,a n d d i s c u s s e s s o m e i s s u e s t h a t s t i l l n e e d t o b e i n v e s t i g a t e d.B a s e do n t h e e x t e n s i v e l i t e r a t u r e s,t h e d e v e l o p i n gt r e n d s o f f i r e-r e s i s t a n c er e s e a r c ho f c o n c r e t es t r u c t u r e sa r es u g g e s t e d.T h e `R e g u l a t i o n s f o r f i r e r e s i s t a n c e o f c o n c r e t eb u i l d i n gs t r u c t u r e s'c u r r e n t l y u n d e r p r e p a r a t i o ni s i n t r o d u c e db r i e f l y.I t c a nb es e e nt h a ts i n c et h eh e a t i n gt i m er e l a t e dt ot h ed e f o r m a t i o nl i m i t s t a t ei sg e n e r a l l yv e r yc l o s et ot h a tc o r r e s p o nd i n g t o t he l o a d-b e a r i n g c a p a c i t y l i m i t s t a t ef o r c o n c r e t e s t r u c t u r e s a t h ig ht e m p e r a t u r e,a n dc o n s i d e r i n g th ed e s i g np r a c t i c e a t r o o mt e m p e r a t u r e,t h ef i r er e s i s t a n c ed e s i g nm a yb ec o n d u c t e db a s e do nt h e l o a d-b e a r i n g c a p a c i t y l i m i t s t a t e a t e l e v a t e dt e m p e r a t u r e.R a n d o mf i r e r e s i s t a n c e o f s t r u c t u r e s,c o o p e r a t i v e a c t i o no f s t r u c t u r a l m e m b e r s a t h i g ht e m p e r a t u r e,f i r eb e h a v i o ro f g l o b a l s t r u c t u r e s,a n df i r er e s i s t a n c eo f c o n t r o l d e v i c e sa r em a i np r o b l e m sf o r c o n c r e t e s t r u c t u r e s i n f i r e a n d n e e d t o b e s t u d i e di n t h e f u t u r e.K e y w o r d s:c o n c r e t e;s t r u c t u r e;f i r e-r e s i s t a n c e;d e s i g n a l s p e c i f i c a t i o n基金项目:国家自然科学基金重点项目(50738005),教育部科学技术研究重点项目(108106),广东省科技计划项目(2009B060700094),亚热带建筑科学国家重点实验室重点研究项目(2008Z B10),中央高校基本科研业务费项目(2009Z Z0046)。
作者简介:吴波(1968— ),男,重庆人,工学博士,研究员。
E-m a i l:b o w u@s c u t.e d u.c n收稿日期:2010年3月1100 引言火灾发生频度高居各灾种之首,其中建筑火灾约占80%,全世界每年因火灾产生的直接和间接经济损失约2000亿美元。
据统计,2008年我国共发生火灾13.3万起(不含森林、草原、军队、矿井地下部分火灾),死亡1385人,受伤684人,直接财产损失15亿元。
据统计,火灾造成的间接经济损失约为直接经济损失的3倍。
高温下结构损坏甚至倒塌是造成人员伤亡的原因之一,更是造成直接和间接经济损失的主要原因。
混凝土结构是我国目前乃至今后相当长时期建筑结构的主要型式。
在几十年的服役过程中,混凝土结构可能面临火灾的威胁。
从循环经济的角度,混凝土结构的发展趋势可简要概括为:新建混凝土结构※加固混凝土结构※循环再利用混凝土结构。
由于混凝土自身不燃且其热传导系数相对钢材明显偏低,将混凝土结构与木结构、竹结构、钢结构等进行比较,前者具有足够的耐火性能,从而在一定程度上忽视了混凝土结构抗火的重要性。
但2003年11月湖南衡阳一幢8层混凝土结构火灾倒塌造成20名消防官兵牺牲的惨剧,却警示人们即便是耐火性能相对较好的普通混凝土结构,也有可能在长时间高温和灭火冷淋的共同作用下发生严重破坏甚至倒塌。
更为重要的是,随着材料和构件形式的不断发展变化,许多混凝土结构(例如,高强混凝土结构、异形柱混凝土结构、碳纤维布加固混凝土结构等)的耐火性能明显弱于普通混凝土结构,这使其抗火研究及抗火设计标准的制定显得更为紧迫。
本文简要总结了近年来混凝土结构抗火研究的主要进展,并就存在的问题和今后的发展趋势进行了分析。
1 新建混凝土结构1.1 材料性能国内外有关高温下与高温后钢筋和混凝土热工性能及力学性能的研究已有几十年的历史,取得了大量研究成果。
基于试验研究,文献[1-2]提出了低松弛高强钢丝的高温蠕变和应力松弛计算公式,建立了低松弛高强钢丝考虑温度-时间路径的应变和应力计算方法。
文献[3-4]则针对可有效抑制高强混凝土高温爆裂的掺聚丙烯纤维高强混凝土,试验建立了高温下其单调应力-应力诱发应变本构模型,以及重复荷载作用下卸载与再加载应力-应力诱发应变曲线的解析表达式;提出了其热徐变与温度、应力比和时间之间的定量计算公式,构建了其瞬态热应变与温度和应力比之间的定量关系,并将等应力情况下的瞬态热应变规律推广至一般变应力情况;最后建立了高温下掺聚丙烯纤维高强混凝土的温度-应力耦合本构关系。
研究表明:掺聚丙烯纤维高强混凝土的下降段较未掺纤维时更加陡峭,同时前者的瞬态热应变大于后者且温度较高时该趋势更加明显。
通常高温下与高温后钢筋和混凝土的力学性能具有比其常温性能更大的随机性。
为促进混凝土结构抗火研究从目前确定性阶段向随机概率阶段推进,首先必须从材料层次定量刻画其随机高温特性。
文献[5-7]在国内已有试验数据的基础上,初步开展了高温下与高温后钢筋和混凝土力学性能的概率分析,确定了相应的概率分布模型及其参数。
研究结果表明:直接选用钢筋和混凝土相对高温强度随温度变化的均值曲线进行计算,可近似得到混凝土柱耐火极限的均值,同时材料(钢筋、混凝土)相对高温强度变异系数的变化范围和最大值明显大于构件(轴压或偏压柱)耐火极限的变异系数。
