鋼管混凝土柱抗火性能研究綜述

董學超

[摘要]近些年來高層建筑發展迅速，施工方便、承載力大的鋼管混凝土柱施工在建筑中應用廣泛。基于這一趨勢，收集整理了有關鋼管混凝土柱抗火性能的主要影響因素，并提出對應措施，為鋼管混凝土柱的防火安全提出了指導，有利于提高建筑安全性。

[關鍵詞]鋼管混凝土；抗火性能；設計優化；研究綜述 文章編號：2095-4085（2017）05-0139-02

鋼管混凝土柱是直接在鋼管中進行混凝土澆筑的構件，外層鋼管對內部混凝土具有環箍效應，柱體承載能力強，施工方便，因而越來越多的被應用在現代建筑中。然而約束內部混凝土的外層鋼管作為柱體重要構件，未包裹在混凝土中，使得對其抗火性能的研究尤為重要。國內外眾多研究人員對鋼管混凝土的抗火性能進行了研究，取得了一系列的研究成果。本文對眾多研究人員的研究進行了總結綜述，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計依據。

1影響因素

構件的耐火性能一般可以以耐火極限以及構件在高溫下的承載能力等進行衡量。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。通過對各研究人員的研究進行匯總，剔除相關性小的影響因素，對鋼管混凝土抗火性能的主要影響因素進行了總結。

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火災荷載的影響

火災載荷是描述建筑物內容納可燃物數量的參數，對火災燃燒溫度和持續時間的衡量起重要作用。一般來說，火災荷載越大，火場局部溫度越高，火勢可持續時間越長，鋼管混凝土柱強度降低幅度越大。

1.3荷載比的影響

鋼管混凝土柱的荷載分布狀況對其抗火性能具有較大影響，荷載分布最主要的性質可以用載荷比進行表示，其對鋼管混凝土柱的抗火性能有較大影響，尤其是對其耐火極限影響作用明顯。隨火災載荷比增大，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，但這種關系是非線性的，當柱的截面尺寸較大時，隨截面尺寸的增大，鋼管混凝土柱的抗火性能增長變緩。

1.5長細比的影響

柱作為主要抗壓構件，應分析其穩定性，防止失穩破壞的情況產生。長細比是衡量柱穩定性的重要指標，對鋼管混凝土柱的抗火性能影響較大。在荷載較大時，長細比對抗火性影響不顯著，當荷載較小時，長細比的影響作用顯著，隨長細比增大，鋼管混凝土柱的耐火極限降低。

1.6其他因素的影響

除以上總結的影響程度較大因素外，其他因素也會對鋼管混凝土的抗火性能產生影響。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，但當情況特殊時，應該對其中部分因素進行分析。例如，當分析異形鋼管混凝土柱抗火能力時，要考慮柱的形狀和偏心率對于抗火能力的影響。

2強化措施

針對以上鋼管混凝土柱抗火性能影響因素，提出以下措施，以強化其抗火性能。

（1）可以采用鋼骨一鋼骨混凝土結構進行強化，在內層混凝土中配設鋼骨，利用混凝土的熱傳導較慢的特性在火災中保護內部鋼骨，從而提高整個構件的抗火性能。（2）為外層鋼管刷涂抗熱保護層，研究表明：同等厚度保護層，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）采取結構加強措施，提高柱的富余強度，雖然會加大材料用量，但對提高其抗火性能效果顯著。（4）對建筑結構進行優化設計，減少鋼管混凝土柱的受火面數量。

3結語

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，并且提出了增強其抗火性能的一些可采取的措施，對未來建筑設計提供了指導，有利于提高建筑的受火安全性。