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(山西建筑職業(yè)技術學院，山西 太原 030006)

引言

當前，隨著我國經濟的發(fā)展和科技的進步，人們對建筑物的使用功能要求日漸提高。因此，現(xiàn)在的建筑設計進入了設計體型越來越復雜、功能越來越多樣的時代。我們周邊的高層及超高層建筑逐漸增多，各種大跨度、重載結構不斷涌現(xiàn)出來。預應力型鋼混凝土結構由于其剛度大、承載力高、抗震性能好等優(yōu)點，主要在重載結構、大跨和高層及超高層建筑的轉換結構等關鍵的結構構件中應用，因此保證這些關鍵部位重要構件的安全以及增強其抵御災害的能力，對于提高整個建筑結構的可靠性至關重要。

為提高預應力型鋼混凝土結構在火災作用下的受力性能，減輕火災造成的損失，本文對當前我國預應力型鋼混凝土結構的耐火性能研究進行了簡要歸納和評述，以方便預應力型鋼混凝土結構工程中選用。

1 預應力型鋼混凝土結構

預應力型鋼混凝土結構是結合了預應力結構和型鋼混凝土結構的雙重優(yōu)點的一種新型組合結構體系。型鋼混凝土結構在普通混凝土構件中配置了型鋼，提高了結構的承載能力和剛度。同時與純鋼結構建筑相比，還節(jié)省了大量鋼材，降低了造價。但是，隨著結構跨度的增加或者荷載的加大，型鋼混凝土結構的優(yōu)越性就會受到限制，例如正常使用極限狀態(tài)的限制(如裂縫控制條件)會超出規(guī)范要求。為了改善結構構件在正常使用階段的工作性能，特在型鋼混凝土結構中引入了預應力技術，其優(yōu)點是可以有效地改善結構使用階段的性能(如控制裂縫和消除結構撓度等)[1]。因此形成了一種新型組合結構——預應力型鋼混凝土結構。目前，該組合結構在不少的工程中已有應用，如山西晉中市榆次文化中心大跨結構、山東世界貿易中心疊層空腹桁架大跨度轉換結構、南京金山大廈大跨度轉換結構以及濟南第十一屆全運會綜合訓練館大跨度結構等，都成功采用了預應力型鋼混凝土結構[2]。由此可見，預應力型鋼混凝土結構在今后的大跨、重載結構以及高層或超高層結構的轉換層有很好的應用前景。

2 火災的危害

在各種自然災害中，火災是最經常、最普遍的威脅公眾安全和社會發(fā)展的主要災害之一?；馂牡陌l(fā)生對人們的生命財產安全及社會穩(wěn)定都造成了巨大的危害。根據(jù)聯(lián)合國“世界火災統(tǒng)計中心”(WFSC)近年來的統(tǒng)計，全世界每年大約發(fā)生600多萬起火災，全球每年死于火災的人數(shù)約有6.5萬～7.5萬人[3]。在各種火災事故中，建筑火災發(fā)生的數(shù)量最多，造成的經濟損失和人員傷亡在所有火災事故中所占的比例也最大。至今，國內外建筑火災給人類帶來的巨大災難和慘痛教訓不勝枚舉。2001年，美國“911恐怖襲擊事件”中，紐約世界貿易中心的兩幢摩天大樓在遭到飛機的猛烈撞擊后倒塌，造成大樓內2 600余人死亡。事后權威部門調查發(fā)現(xiàn)，大樓的整體倒塌不是因為飛機的撞擊和爆炸造成的，而是由于爆炸引發(fā)的大火造成[3]。2009年2月9日，央視主體大樓北側的配樓“北京文化東方酒店”發(fā)生特大火災，該酒店建筑高約130 m，東、南兩面著火，火勢有80～100 m高，大火持續(xù)6 h，造成直接經濟損失16 383萬元。據(jù)統(tǒng)計，全世界每年的火災造成的經濟損失可達整個社會生產總值的0.2%，火災的間接損失更是直接損失的3倍左右。

火災對預應力型鋼混凝土組合構件的受力性能影響極大，構件截面溫度梯度的作用可能使結構產生較大的溫度應力和變形。在火災作用下，組合構件的材料強度和彈性模量降低，改變了原有結構的破壞形態(tài)，降低了結構的承載能力。因此，開展預應力型鋼混凝土組合構件抗火性能的研究，對于提高此類工程的耐火性能尤為重要。

3 火災后預應力型鋼混凝土結構受力性能研究現(xiàn)狀

人們在意識到火災對人類生命和財產造成的危害后，便開始重視建筑結構的耐火性能研究，世界上許多國家建立了結構耐火性能研究中心。例如，英國建成了目前世界上最先進的建筑火災實驗室，可以對高達10層的結構進行足尺耐火性能試驗。我國對建筑結構耐火性能的研究雖然起步較晚，但目前已經取得了一定的研究成果。本文對火災后預應力型鋼混凝土結構的研究成果進行了歸納(見表1)，分析了目前研究的主要內容及方向，匯總了初步的研究結果。

表1 國內對預應力型鋼混凝土結構耐火性能的研究

從表1可見，關于預應力型鋼混凝土結構在火災后的受力性能研究，大多數(shù)從簡支梁、單根柱或普通板等各個簡單的構件入手研究其火災后的受力性能，采用的研究方法大部分是通過試驗獲取數(shù)據(jù)，進而推導出相應的計算公式，或者直接采用有限元軟件進行數(shù)值模擬。但是，在實際結構遭遇火災情況時，遠非一根梁或一根柱在簡單地抵抗火災作用，而是整個結構在抵抗，此時結構的整體受力性能是比較復雜的。為了提高整體結構的耐火性能，有必要在當前研究的基礎上開展進一步的研究。

4 結語

對于火災后預應力型鋼混凝土結構力學性能的研究尚處于初級階段，大部分研究者是針對災后某個結構構件受力性能的研究。結論的獲取大部分是通過試驗或者數(shù)值模擬而來，但是實際災害發(fā)生后的情況遠非如此簡單，因此今后應在此基礎上對整體結構在火災后的受力性能及結構災后的損傷定位情況進行深入研究。如果能得到對今后預應力型鋼混凝土結構的耐火設計有一定的指導意義的結論，則為該結構的應用提供了更廣闊的應用前景。

另外，火災的發(fā)生在多數(shù)情況下是地震或者碰撞、爆炸后產生的次生災害，造成重大人員傷亡和財產損失的真正原因正是由次生災害引發(fā)的。因此，今后還應研究預應力型鋼混凝土結構構件在先發(fā)生地震或者撞擊、爆炸后發(fā)生火災的情況下的受力性能，為預應力型鋼混凝土結構在實際工程中的運用提供參考，這具有重要的意義。

參考文獻：

[1] 于德帥.預應力型鋼混凝土結構耐火性能試驗研究[D].濟南：山東建筑大學，2011.

[2] 商圣強.火災作用下預應力型鋼混凝土梁承載性能試驗研究與理論分析[D].濟南：山東建筑大學，2012.

[3] 韓建.預應力型鋼混凝土梁火災后的力學性能試驗研究[D].濟南：山東建筑大學，2011.

Abstract：This paper states the features of pretensioning-type steel reinforced concrete structure system，then the author summarizes and analyses the research achievement of pretensioning-type steel reinforced concrete structure loaded property after fire.This article presents suggestions for future research direction.

Key words：steel reinforced concrete；pretensioning；fire resistance