鋼管混凝土柱抗火性能研究綜述

董學(xué)超

[摘要]近些年來(lái)高層建筑發(fā)展迅速，施工方便、承載力大的鋼管混凝土柱施工在建筑中應(yīng)用廣泛?；谶@一趨勢(shì)，收集整理了有關(guān)鋼管混凝土柱抗火性能的主要影響因素，并提出對(duì)應(yīng)措施，為鋼管混凝土柱的防火安全提出了指導(dǎo)，有利于提高建筑安全性。

[關(guān)鍵詞]鋼管混凝土；抗火性能；設(shè)計(jì)優(yōu)化；研究綜述 文章編號(hào)：2095-4085（2017）05-0139-02

鋼管混凝土柱是直接在鋼管中進(jìn)行混凝土澆筑的構(gòu)件，外層鋼管對(duì)內(nèi)部混凝土具有環(huán)箍效應(yīng)，柱體承載能力強(qiáng)，施工方便，因而越來(lái)越多的被應(yīng)用在現(xiàn)代建筑中。然而約束內(nèi)部混凝土的外層鋼管作為柱體重要構(gòu)件，未包裹在混凝土中，使得對(duì)其抗火性能的研究尤為重要。國(guó)內(nèi)外眾多研究人員對(duì)鋼管混凝土的抗火性能進(jìn)行了研究，取得了一系列的研究成果。本文對(duì)眾多研究人員的研究進(jìn)行了總結(jié)綜述，找到了鋼管混凝土柱抗火性能的影響因素，并提出了有利于提高其抗火性能的措施，為今后鋼管混凝土的防火安全提供了設(shè)計(jì)依據(jù)。

1影響因素

構(gòu)件的耐火性能一般可以以耐火極限以及構(gòu)件在高溫下的承載能力等進(jìn)行衡量。鋼管混凝土柱形式多樣，受火情況各不相同，其抗火性能受多種因素影響。通過對(duì)各研究人員的研究進(jìn)行匯總，剔除相關(guān)性小的影響因素，對(duì)鋼管混凝土抗火性能的主要影響因素進(jìn)行了總結(jié)。

1.1受火方式的影響

因布置位置和可燃物堆放情況的不同，鋼管混凝土柱的受火方式不盡相同，不同的受火方式下，柱的升溫面分別存在差異。其他條件相同的情況下，受火面越大，鋼管混凝土柱的抗火性能越差，從單面受火，雙面受火，三面受火到四面受火，鋼管混凝土柱的抗火性能依次減弱。

1.2火災(zāi)荷載的影響

火災(zāi)載荷是描述建筑物內(nèi)容納可燃物數(shù)量的參數(shù)，對(duì)火災(zāi)燃燒溫度和持續(xù)時(shí)間的衡量起重要作用。一般來(lái)說(shuō)，火災(zāi)荷載越大，火場(chǎng)局部溫度越高，火勢(shì)可持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，鋼管混凝土柱強(qiáng)度降低幅度越大。

1.3荷載比的影響

鋼管混凝土柱的荷載分布狀況對(duì)其抗火性能具有較大影響，荷載分布最主要的性質(zhì)可以用載荷比進(jìn)行表示，其對(duì)鋼管混凝土柱的抗火性能有較大影響，尤其是對(duì)其耐火極限影響作用明顯。隨火災(zāi)載荷比增大，柱的耐火極限顯著降低。

1.4截面尺寸的影響

研究表明，在其他條件相同的情況下，界面尺寸越大，鋼管混凝土柱的抗火性能越好，但這種關(guān)系是非線性的，當(dāng)柱的截面尺寸較大時(shí)，隨截面尺寸的增大，鋼管混凝土柱的抗火性能增長(zhǎng)變緩。

1.5長(zhǎng)細(xì)比的影響

柱作為主要抗壓構(gòu)件，應(yīng)分析其穩(wěn)定性，防止失穩(wěn)破壞的情況產(chǎn)生。長(zhǎng)細(xì)比是衡量柱穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，對(duì)鋼管混凝土柱的抗火性能影響較大。在荷載較大時(shí)，長(zhǎng)細(xì)比對(duì)抗火性影響不顯著，當(dāng)荷載較小時(shí)，長(zhǎng)細(xì)比的影響作用顯著，隨長(zhǎng)細(xì)比增大，鋼管混凝土柱的耐火極限降低。

1.6其他因素的影響

除以上總結(jié)的影響程度較大因素外，其他因素也會(huì)對(duì)鋼管混凝土的抗火性能產(chǎn)生影響。這些因素包括：柱端部約束類型、偏心率、柱的形狀、柱的含鋼率、鋼管材料的耐火性能等。在一般情況下，這些因素的影響程度較小，但不可忽略，但當(dāng)情況特殊時(shí)，應(yīng)該對(duì)其中部分因素進(jìn)行分析。例如，當(dāng)分析異形鋼管混凝土柱抗火能力時(shí)，要考慮柱的形狀和偏心率對(duì)于抗火能力的影響。

2強(qiáng)化措施

針對(duì)以上鋼管混凝土柱抗火性能影響因素，提出以下措施，以強(qiáng)化其抗火性能。

（1）可以采用鋼骨一鋼骨混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)化，在內(nèi)層混凝土中配設(shè)鋼骨，利用混凝土的熱傳導(dǎo)較慢的特性在火災(zāi)中保護(hù)內(nèi)部鋼骨，從而提高整個(gè)構(gòu)件的抗火性能。（2）為外層鋼管刷涂抗熱保護(hù)層，研究表明：同等厚度保護(hù)層，刷涂耐火涂料，柱的抗火性能是刷涂水泥砂漿的3倍以上。（3）采取結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施，提高柱的富余強(qiáng)度，雖然會(huì)加大材料用量，但對(duì)提高其抗火性能效果顯著。（4）對(duì)建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少鋼管混凝土柱的受火面數(shù)量。

3結(jié)語(yǔ)

本文匯總了眾多研究人員鋼管混凝土柱抗火性能研究成果，總結(jié)出鋼管混凝土柱抗火性能的主要影響因素，并且提出了增強(qiáng)其抗火性能的一些可采取的措施，對(duì)未來(lái)建筑設(shè)計(jì)提供了指導(dǎo)，有利于提高建筑的受火安全性。