【正文】 究。所有一般建筑材料的機械性能隨著溫度的升高會下降。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在高溫條件下的反應主要受構(gòu)成材料，混凝土，鋼筋性能控制。混凝土和鋼筋受高溫的影響其力學，機械性能會受到很大的影響，并且這種影響在冷卻后是無法修復的。找到一種使鋼材耐高溫的安全，經(jīng)濟，容易實施的方法是必要的。然而，鋼結(jié)構(gòu)在沒有耐火措施的情況下在一場火災中會遭受嚴重的損毀甚至瓦解。這是因為在火災條件下受熱導致鋼材的機械性能惡化。在600176。C高溫下，普通鋼筋的區(qū)服強度還不及室溫下鋼筋屈服強度的三分之一。因此，普通鋼筋一般需要涂膜防火。鋼材中溫度的升高主要受溫度傳遞的控制?？傊?，必須意識到鋼材的溫度不會總和火焰的溫度一樣。耐火處理后的鋼材其暴露在火焰環(huán)境下溫度是上升速度會比不做耐火處理的鋼材慢的多。同樣的，高溫對鋼材的影響程度受其到火源距離的影響，在一個受控于燃料的環(huán)境下如果鋼材附近有通風設備，那么通風設備會幫助冷卻鋼材，將熱量帶到其周圍的環(huán)境中去。尤其是在復合鋼筋混凝土原件中，鋼筋和混凝土溫度的升高會導致諸如屈服應力，楊氏模量，和混凝土極限抗壓強度這些機械性能的下降。此外，當鋼筋或復合結(jié)構(gòu)承受高溫時，鋼筋的承載能力會下降。如果火的持續(xù)時間和強度足夠大，其荷載抵抗能力會降到與外部荷載相當?shù)乃?，從而導致結(jié)構(gòu)的破壞。然而，2001年911事件美國世貿(mào)大廈的倒塌尤其是WTC7樓的倒塌向工程專業(yè)發(fā)出了警告，揭示出建筑倒塌與高溫條件的關(guān)聯(lián)。在這個研究中，s220和s420兩種鋼材會經(jīng)受七種不同的溫度，以此來得出鋼筋對于高溫的反應。實驗性研究會分析直徑為10mm和16mm，長200mm的s220和s420鋼筋，測試試樣會放在溫度分別為20,100,200,300,500,800和950176。C的火爐中三個小時。在固化過程的結(jié)尾，鋼筋會被自然的回復到室溫。隨后，將對這些鋼筋進行抗拉強度試驗。根據(jù)EN 100021，鋼筋在溫度升高條件下的抗拉強度，屈服強度和伸長率是已經(jīng)確定的。鋼筋試樣的抗拉強度測試由60噸一般抗拉強度測試機器進行。測試機器的荷載施加速度按照TS 708 code。 關(guān)系實驗中不同溫度下樣本的應力應變關(guān)系均值已表示在圖形1和2中。圖形1和2中的曲線是通過直徑為10和16的鋼筋試樣的平均試驗值繪制的。該實驗條件旨在模仿建筑遭受火災時的狀況，所以高溫環(huán)境下結(jié)構(gòu)中的鋼筋的機械性能也就能夠確定了。就像圖形1中所表示的那樣，低于500176。C的溫度對于預熱并冷卻的s220鋼筋的機械性能并沒有太大的影響。S220鋼筋的屈服強度和劈裂抗拉強度在這些溫度下是相似的。然而，當溫度上升至800176。C 以上時，s220鋼筋的屈服強度和劈裂抗拉強度會出現(xiàn)下降。相似的反應同樣發(fā)生在s420鋼筋的實驗結(jié)果中。暴露在高溫下的鋼筋在溫度上升至800176。C以上時其延性會上升。Figure 1: Stressstrain curve of S220 steel rebar.Figure 2: Stressstrain curve of S420ribbed steel rebar.圖1：s220鋼筋的應力應變曲線圖2：s420鋼筋的應力應變曲線兩種鋼筋的屈服強度都受到了外界溫度升高的影響。從圖形3中我們可以總結(jié)出鋼筋的屈服強度在300176。C以內(nèi)的條件下并沒有太大的變化。光圓鋼筋的機械加工中已經(jīng)經(jīng)歷過這種溫度。根據(jù)Eurocode 和 TS EN 1993，在400 176。C前，屈服強度沒有太大的降低，但在這個溫度以后，會出現(xiàn)一個明顯的屈服強度損失。暴露在800176。C溫度下，s220和s420鋼筋各自的屈服強度損失分別為46%和84%。當溫度進一步升高到950176。C時，屈服強度的損失將各自達到64%和89%。根據(jù)這些結(jié)果，在經(jīng)歷高溫環(huán)境后s220鋼筋的屈服強度會比s420鋼筋的屈服強度高。Figure 3: Yield strength of steel rebars against temperature.圖3：對應不同溫度的鋼筋屈服強度鋼筋在高溫下抗拉強度的變化可通過圖形4表示。通過這些數(shù)據(jù)我們會發(fā)現(xiàn)，溫度在500176。C以內(nèi)時，兩種類型的鋼筋的抗拉強度沒有明顯的降低。在800176。C的高溫下，s220和s420鋼筋的抗拉強度損失分別為51%和85%。當溫度上升至950176。C時，兩種鋼筋各自的抗拉強度損失為60%和90%。根據(jù)這些結(jié)果，在經(jīng)歷高溫環(huán)境后s220鋼筋的抗拉強度會比s420鋼筋的屈服強度高。然而，必須考慮結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下鋼筋強度完全損失的可能性。兩種鋼筋在500176。C高溫的環(huán)境下其剩余的強度比其設計強度要低。因此，結(jié)構(gòu)中鋼筋的剩余強度會受到暴露時間，火的類型。通過混凝土外殼將熱傳遞到鋼筋部分。Figure 4: Tensile strength of steel rebars against temperature.圖4：對應不同溫度的鋼筋抗拉強度 伸長率高溫和伸長率的關(guān)系可以通過圖形5表示出來。如圖所示兩種鋼筋在高溫條件下伸長率出現(xiàn)了相同的變化。S220鋼筋的伸長率比s420鋼筋的伸長率高。鋼混結(jié)構(gòu)的建筑在經(jīng)歷火災后，其結(jié)構(gòu)原件的變形增加，伴隨著高溫下鋼筋的延性反應。Figure 5: Elongation ratios of steel rebars against temperature.圖5：對應不同溫度的鋼筋伸長率伸長率在300176。C以內(nèi)增長緩慢，然而，超過這個溫度后，伴隨著伸長值的下降，材料變得易碎。當溫度上升至800176。C時，%%。當溫度繼續(xù)上升至950176。C時，%%。根據(jù)這些結(jié)果，在經(jīng)歷高溫環(huán)境后s420鋼筋的伸長率會比s220鋼筋的伸長率低。S420鋼筋在溫度升高時表現(xiàn)出脆性。這種反應對于鋼混結(jié)構(gòu)中的鋼筋而言并不充分。工程中使用材料的能量吸收能力應該比抵抗動態(tài)地震荷載能力高。材料的斷裂能被定義為韌度的概念。實驗中使用的鋼筋韌度在圖形6中已給出。根據(jù)實驗結(jié)果，兩種類型的鋼筋在高溫后韌度都降低了。然而，在300176。C以內(nèi)，韌度的增長取決于兩種鋼筋的延性反應。當溫度上升至800176。C時，兩種鋼筋各自的伸長率損失為16%和35%。當溫度繼續(xù)上升至950176。C時，兩種鋼筋各自的伸長率損失為82%和88%。Figure 6: Toughness of steel rebars against temperature.圖6：對應不同溫度的鋼筋韌度正如前面的研究所描述的，在溫度升高時鋼結(jié)構(gòu)原件會發(fā)生強度損失。在這項研究中，主要研究經(jīng)歷高溫后恢復到室溫的鋼筋的機械性能。根據(jù)研究成果，最常見的s420鋼筋在溫度升高后表現(xiàn)出脆性。屈服強度，抗拉強度，伸長率，和韌度值均比s220鋼筋低。這些結(jié)果表明s220鋼筋與s420鋼筋相比，在溫度升高的條件下所受的影響更小，作者建議為了提高鋼混原件的耐火性，其保護層厚度要提高。25