【文章內容簡介】 下的鋼筋和混凝土之間的黏結強度變化對其承載力影響很大。由于鋼筋膨脹系數大于混凝土的膨脹系數，混凝土環(huán)向擠壓鋼筋，從而使鋼筋和混凝土之間的黏結力增大，但隨著溫度的升高，由于鋼筋與混凝土之間的變形差異增大，以及混凝土的抗拉強度降低和混凝土產生內部裂縫，從而使鋼筋與混凝土的黏結力逐漸降低直至完全破壞。 （四）高溫對鋼結構承重力的影響 鋼結構的承重性能受火災影響最大。雖然其本身不會燃燒，但在火災情況下，強度會迅速下降，一般結構溫度達到 350℃ 、500℃ 、 600℃ 時強度分別下降 1/ 1/ 2/3。根據理論計算，在全負荷情況下，鋼結構失去靜態(tài)平衡穩(wěn)定性的臨界溫度為 500℃ 左右，而一般火場溫度將高達 800～ 1000℃ 左右，在這樣的高溫下，裸露的鋼構件會很快出現塑性變形，產生局部破壞，造成鋼結構整體坍塌，因此，沒有保護層的鋼結構是不耐火的。 現有對于防火產品、工具、設備和系統(tǒng)耐火性能測試都是在人工模擬火災的環(huán)境中進行的，在測試過程中都是按照制定好的標準進行的，一般應包括測試標本的安裝以及已設計的 “ 標準火災曲線圖 ” 。 在點燃后的最初幾分鐘內溫度將急速上升，達到 1200℃ 的高溫甚至更高，而溫度達到最高點后會下降。 2022年 9月 11日的紐約世貿大廈遭遇的恐怖襲擊不僅震驚了整個世界，而且引發(fā)了就普通高層建筑以及特殊鋼結構的消防安全的大討論。顯然，專家們的種種調查、研究、模擬、理論還未能達成廣泛一致或形成在科學上被統(tǒng)一接受的結果。 到目前為止，對世貿大廈倒塌調研結果的各方評論還未停止。我們現在所要講的最終結論是來自于從 2022年 9月至今的調查研究所證明的事實。 (1)此次事件的特殊情況。世貿大廈的情況遠遠超過了標準、建筑法規(guī)或已有測試的范圍。其的高溫是由于飛機燃料燃燒所引起的，所以研究這樣的溫度“真實火災”來說并無太大的意義。 (2)鋼結構與其他材料。如果使用其它的建筑材料，那上述提到的高溫下就需要采取有一定可比性的、附加的火措施。 ?事件情況 (4)建筑法規(guī)與實際消防的差距。 1970年的紐約建筑法規(guī)定，類似世貿大廈這樣高層鋼結構建筑的絕熱層應至少為 38mm以達到 2h的耐火時間。事實上，由于港務局特殊的法律環(huán)境，絕熱層的鋪設不必完全與法規(guī)一致。所以在 20世紀 70年代世貿大廈設時，類似世貿大廈僅使用了厚度為 19mm的絕熱層。 (3)自動噴淋系統(tǒng)的作用。很顯然，即使用于自動噴淋的水罐與送水管道未被飛機撞壞，而且自動噴淋會在警鈴響噴水，這樣強的大火還是不可能用水熄滅。因此調查指出了個事實，就是根據水 碳 曲線圖，特大火災需要用化學泡沫來進行有效的滅火。 (5)兩種厚度絕熱層應用后的討論。 1996年港務局總工師 Frank建議“按照紐約城市建筑法規(guī)規(guī)定應用 38mm厚度的絕熱層?！北M管如此，到 2022年 9月 11日為， 只有不三分之一的北樓構架使用了 38mm厚度的絕熱層。 Frank的建議未能很好實施的原因主要在于，對每個單一樓層鋼結構進行加厚的困難很多，此外，施工只能于晚上或假日內無人時才能開展。即使不考慮所有討論與假設，南樓的絕熱層一定比北樓的薄。這就是為什么北樓先受到飛機的撞擊，是在115min后才開始倒塌，而南大廈稍后被飛機撞擊，卻在 62min后即倒塌的原因。 (6)世貿大廈的特殊設計。世貿大廈是世界上最先采用管狀結構的大廈之一，而早期的大廈都使用了框架結構。相比較而言，這種管狀結構更適應高處的強風。其優(yōu)點是除去了內柱，以節(jié)省更多的樓層空間。輕型樓層構架被延伸到了 18m，這在當時的高層建筑中是獨一無二的。 然而另外一項研究卻表明，有關絕熱層厚度的討論是沒意義的。瑞士蘇黎的 FONTANA教授證實：即使鋼材的熱層達到 30mm厚 (相當 2h的耐火時間 )，一旦上面有任何個細微損壞，都有可能導致鋼結構在 18min內倒塌。 (1)建筑設計。 盡管一些重要的理論和模型仍在討論中，從上述所列舉的事實中可以得出以下的結論： 在建筑設計或官方建筑法規(guī)中是無法考慮“恐怖分子” 的影響的。大廈的設計師們一針見血的指出：“對于任何一個我們能設計出的建筑，總有人能想出辦法摧毀它”然而，大廈樓面面積有 3717m2 ，這種跨度的建筑結構比較小設計空間的建筑更易受到外部影響。 從消防人員的觀點來看，無論是普通建筑還是高層建筑．顯然在這樣大面積的樓面內救火是不可能的。而且，高層建筑的空難是可能發(fā)生在世界任何地方的，像 2022年 4月 l8日一架輕型飛機也曾經撞入意大利米蘭的一幢高層建筑中。 (2)設計、建筑法規(guī)及現實間的消防概念 建筑法規(guī)對建筑的要求一般說來是“最低限度”，是不可能包括所有可能發(fā)生的外部影響。但是即使是那些最低要求，在現實中也未能達到。顯然，經濟問題經常是導致不能符合建筑法規(guī)的原因，并且在消防的計劃與現實實施間存在明顯的差距。更糟的是，大部分情況下，消防的安裝質量未能達到標準要求。幾乎每個國家的建筑法規(guī)中都未包括現場施工控制的內容。 ?鋼結構防火保護的重要性與結論 1．作為建筑結構基本材料的鋼 鋼結構的柔韌性和持久性在從飛機撞擊了大廈到兩座大廈先后徹底倒塌這段時間內起到了很大作用。如果大廈使用的是更為堅硬的結構，那么受到撞擊后，大廈將有可能立即倒塌。鋼材耐火性能、結構的韌性、對強風高壓的適應性以及其結構力可以允許在無任何內部支柱的情況下設計很大跨距的特性，使之成為高層建筑頗受歡迎的材料。 2．鋼結構的防火 由于鋼結構強度會在高溫下減弱 (大約 550℃) ，所以對鋼材的防火保護顯得尤為重要，通常采用膨脹型外層涂料涂覆、加強型 (含纖維的 )膨脹型外層涂料 (或水泥．或含礦物質 )涂覆、防火板或覆層四種。 耐火達到 90min，一旦發(fā)生火災，涂料會形成泡沫狀，從而形成耐火隔離層保護鋼結構。由于涂層很薄，可以根據設計者的要求在其中一個表面涂，這樣的涂層可以在精致、華麗的鋼結構中使用以達到美觀的要求。 (2)加強型 (含纖維的 )膨脹型外層涂料。 可以在較高溫度下保護鋼材，并且從審美角度看與膨脹型外層涂料差異不大。 (1)膨脹型外層涂料 (3)(加強型和或膨脹型 )涂層。