结构用钢高温力学性能分析及防火技术措施

问题的提出

    随着工业技术的进步和人民生活水平的提高，建筑中对大跨度空间结构及超高层钢结构的需求不断增加，而钢材 是能够满足上述结构要求的主要轻质高强材料之一[1]。目前，我国建筑造型的多样化、多功能化趋势，使得钢结构有了更大的发展空间。由于钢结构构件截面宽展、瘦长，钢材的导热系数大（约为混凝土的40倍），以及钢材的力学性能对温度的敏感性等原因，火灾对钢结构的威胁远大于钢筋混凝土结构。一旦发生火灾，钢结构的承载能力降低，变形增大，在较短的时间（10～20min）内就能达到极限状态以至发生破坏。因此，相对于钢筋混凝土结构而言，钢结构的防火是一个不可回避的安全问题。

    结构用钢高温力学性能分析

    以在实际工程中最常用的钢材Q235钢为例，其屈服强度和弹性模量与常温下对应值之比随火灾温度变化的曲线。

    在火灾条件下，Q235钢的力学性能与常温下相比，有明显不同。

    （1）屈服强度随火灾温度的升高而降低。在200’C时，屈服强度为常温下的82.3%；在400。C时，屈服强度为常温下的49.8%；在600℃时，屈服强度只有常温下的20.4%。

    （2）弹性模量随火灾温度的升高而降低。在200。c时，弹性模量为常温下的95.9%；在400℃时，弹性模量为常温下的83.1%；在600。C时，弹性模量只有常温下的17.1%。

    由此可见，钢材虽为非燃烧材料，但不耐火。在火灾高温条件下，结构钢的强度和刚度都将迅速下降。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易发生破坏。例如，2004年10月，河南省某市一家电量贩发生火灾，钢结构屋顶被烧整体倒塌，造成2人被埋压致死。

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