隨之而來(lái)的挑戰(zhàn)就是如何增加鋼結(jié)構(gòu)的防火性能,當(dāng)建筑物一旦遇到大火時(shí),能最大程度減輕對(duì)生命的威脅。
真鋼也怕大火
在400°C的溫度下,鋼架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度開(kāi)始降低(取決于負(fù)載情況),在溫度達(dá)到600°C時(shí),結(jié)構(gòu)性鋼架的抗屈強(qiáng)度將降低一半。大樓室內(nèi)火災(zāi)經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生非常高的溫度,因此,必須確保所有構(gòu)件具備抗高溫保護(hù)。
具體地說(shuō),在評(píng)估無(wú)防護(hù)的鋼構(gòu)件在暴露到火中的性能時(shí),需要考慮如下多個(gè)因素:火災(zāi)的嚴(yán)重程度、發(fā)生火災(zāi)時(shí)建筑物的負(fù)荷和支撐情況、力學(xué)性能(比如抗屈強(qiáng)度)、鋼結(jié)構(gòu)的橫截面積和暴露在火中的周長(zhǎng)、鋼材與墻壁和地板的相互作用以及熱邊界條件。
人們過(guò)去認(rèn)為,當(dāng)橫截面溫度達(dá)到550°C時(shí),無(wú)防護(hù)層鋼柱將會(huì)倒塌,當(dāng)橫截面溫度達(dá)到620°C將導(dǎo)致支撐地板的無(wú)防護(hù)層橫梁倒塌。但是最新調(diào)查顯示,在這些溫度下,鋼材不會(huì)“絕對(duì)”失效——引起鋼結(jié)構(gòu)失效的實(shí)際溫度(通常稱(chēng)為極限溫度或臨界溫度)主要取決于發(fā)生火災(zāi)時(shí)鋼構(gòu)件的負(fù)荷和支撐情況。例如一根沒(méi)有保護(hù)的S275規(guī)格鋼柱,在既定的設(shè)計(jì)荷載下,當(dāng)增加0.5%荷載時(shí),它會(huì)在溫度到達(dá)550°C時(shí)倒塌,這需時(shí)13分52秒;然而當(dāng)增加1.5%荷載時(shí),鋼柱到484°C時(shí)便會(huì)倒塌,而到達(dá)這個(gè)溫度只需11分38秒。