钢材的强度和硬度会随着温度的升高而降低,当温度达到500℃时,钢材的屈服强度将降低一半;当温度达到600℃时,钢材将会降低钢材的屈服强度和弹性模量,使其变弱且在荷载作用下更容易变形,失去承载能力。
一、火灾对钢结构可能带来的影响
1.变形和翘曲
火灾期间加热和冷却不均匀会导致钢构件翘曲、扭曲或弯曲。
2.残余应力
快速冷却(例如,消防工作)可能会在钢构件内产生残余应力,可能导致破裂或进一步变形。
3.连接损坏
高温会削弱或破坏螺栓、焊缝和其他连接,从而损害结构的整体稳定性。
4.保护涂层损坏
防火涂层或其他保护措施可能会损坏或破坏,从而降低结构的耐火和耐腐蚀能力。
5.屈曲和倒塌
在极端情况下,如果损坏足够严重,脆弱的钢结构可能会在火灾期间或之后发生屈曲或倒塌。
二、火灾后的评估
1.常识基本判断
对于火灾后的钢结构,其实从常识直观上,是可以有一些基本判断的:
⑴比如钢也是在火里炼出来的,只要不变形,虽然受过高温,肯定还是好的。
⑵如果构件变形了,是矫正还是更换?主要看哪个成本更低。
⑶关于连接节点,如果螺栓松了,那就更换,高强螺栓是不建议重复使用的。
⑷防腐防火涂料损坏,是要修补、重刷的。
2.技术**判断
从工程技术上,又会有一些复杂的问题需要考虑:比如可能会有更多的残余应力;经历过不同的高温,钢材材性会发生一些变化;焊缝的损伤;高强螺栓预拉力的损失等等。
这些工作,目前已经有了很多研究成果。并且形成了标准(引自《火灾后工程结构鉴定标准》T/CECS252-2019):
表6.3.12火灾后钢结构构件的物步鉴定评极标准发生以下的情况,初步可以评为Ⅳ级:
严重烧灼损坏、出现过大的整体变形、严重残余变形、开裂或断裂、局部屈曲、扭曲或部分焊缝撕裂导致承载力丧失或大部分丧失。
2.火灾后钢结构连接大面积损坏、焊缝严重开裂、螺栓烧损或断裂脱落。
三、小结
钢结构建筑发生火灾后,如何评估、加固,其实是很复杂的事情,有很多经验技术的成分占比。尤其是在设计尚有审图的要求,这些会变得更为复杂。