1.開口樓承板耐火問題探討
前兩天有人問我樓承板耐火問題,這個問題以前有人問我,我記得我還在中華鋼結(jié)構(gòu)論壇談過這個問題,今天整理一下,也作為一個回答。
首先,作為樓承板(也叫壓型鋼板)本身,它是不耐火的。樓承板的厚度為0.75mm—1.5mm,在火災(zāi)的情況下,不久就會超過800℃,就會失去作用,不能承擔(dān)受力了。
我們所說的耐火問題,指的是樓承板和混凝土共同作用,在火災(zāi)時達到一定的耐火時效。而只有樓承板組合樓板時,才能有耐火時效的問題,如果樓承板僅僅作為模板使用,樓板中需布置受力鋼筋的話,則不必討論樓承板的耐火問題了。
其次,根據(jù)樓承板的分類,開口樓承板、縮口樓承板、閉口樓承板。其中開口樓承板我們認(rèn)為僅僅作為模板使用,樓承板所以對于開口板來說可能不存在一個耐火時效問題,因為一般的結(jié)構(gòu)設(shè)計師在設(shè)計開口板過程中都要設(shè)置板底受力鋼筋的,所以,設(shè)計師對樓承板材料不在要求耐火時效及檢測報告的問題。
當(dāng)然,有人說,有的廠家有開口板的耐火報告,而且報告圖紙中也沒有設(shè)計板底受力鋼筋,也能夠達到耐火時效1.5小時,那是為什么呢?
我想說的是:
1).實驗狀態(tài)和實際工程狀態(tài)是不一致的,實驗狀態(tài)是理想的理論狀態(tài),而實際的工程當(dāng)中,不像實驗室什么都涉及好了,把材料安安穩(wěn)穩(wěn)的去做實驗。
2).作為實驗的試件是有很多學(xué)問的,實際在火災(zāi)過程中,應(yīng)該是考慮的最不利因素而非最有利因素。開口型壓型鋼板的耐火通過,有一個竅門是把簡支板按照兩個懸臂板考慮,然后配足負彎矩鋼筋,即使板底沒有受力鋼筋也可通過耐火測試了。
所以,在很早以前,開口板比較盛行的時候,除了配置受力鋼筋外,還有些結(jié)構(gòu)設(shè)計師的做法是在樓承板底部刷防火涂料。當(dāng)時,樓承板還作為一個比較新穎的,先進的材料,刷防火涂料的目的就是認(rèn)為開口樓承板在火災(zāi)的情況下是不能承擔(dān)受力作用的。
2.縮口樓承板耐火問題探討
縮口樓承板(簡稱縮口板),我認(rèn)為是個過渡產(chǎn)品,說到耐火,縮口板的耐火性能比開口板要好一點,為啥呢?
因為縮口板下面的口比開口板變小了,雖然沒有閉合,但已經(jīng)很有效的減少了壓型鋼板(樓承板)的曝火面積,其中有一部分的鋼板被混凝土包裹著,由于混凝土本身有吸熱作用,所以降低了鋼板的溫度,而延緩了壓型鋼板變?yōu)闊o效用鋼的時間,這樣也就延長了它的耐火時效。
但是,由于縮口板只是一部分被混凝土包裹,它不是閉合的,雖然它比開口板曝火面減少了,但仍然有一部分的暴露在曝火面;同時,由于同種厚度縮口板的用鋼量比閉口板并不多,用所以同種狀況下,它的耐火時效是比開口板增加了,但是相比它的下一代產(chǎn)品——閉口型壓型鋼板(樓承板),縮口樓承板在耐火效能上還是有差距的。
當(dāng)然,也有樓承板廠家的縮口樓承板的耐火時效達到1.5小時,但大家可以看做耐火檢測的圖紙,發(fā)現(xiàn)實驗的條件還是有區(qū)別的,那就是實驗測試時的跨距還是比較小的,這樣在做耐火測試時,相對比較容易達到耐火要求的。對于跨距比較的大的工況,選用縮口樓承板會需要比較厚的樓板厚度,即使能夠達到耐火時效,則經(jīng)濟成本比較高。在這種情況下,選用閉口板就是成了最好的選擇了。
3.閉口樓承板耐火問題探討
閉口樓承板(簡稱閉口板),是第三代的樓承板,而且自從2000年左右誕生至今,仍然被廣泛的應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)項目中,并且成為了主流。
說到耐火,閉口樓承板的耐火性能比開口樓承板板和縮口樓承板要好許多,因為閉口型壓型鋼板(樓承板)下面完全閉合了,可以就理解為被混凝土完全包裹,類似于普通混凝土樓板里的鋼筋,大家都知道普通混凝土樓板哪里有刷防火涂料的?!因為鋼筋被混凝土保護起來,即使火災(zāi)的時候,鋼筋的溫度依然低于300℃,對于鋼筋的受力影響很小。
所以,除了板底平板部分直接暴露在曝火面以外,其他肋部分不同高度的壓型鋼板均根據(jù)溫度的不同而貢獻不同的抵抗力。
根據(jù)英國《BS》規(guī)范要求,組合樓板要達到抗火要求需滿足以下幾個方面:即組合樓板火災(zāi)后的完整性、隔熱性和結(jié)構(gòu)性。其中,完整性是指樓板不能出現(xiàn)裂縫;而隔熱性是指樓板背部最高溫度不能超過180℃,平均溫度不能超過140℃;而結(jié)構(gòu)性指的是火災(zāi)后的樓板撓度不能過大且樓板不能垮塌。而要達到這幾個要求,則需要:
1). 若達到隔熱性和完整性,則需在沒有任何防火涂料防護的情況下,達到國家一級防火標(biāo)準(zhǔn)1.5小時,樓板最低厚度不能低于110mm;
2). 為了達到結(jié)構(gòu)性,則需進行樓板的耐火計算。這個需要計算樓板在火災(zāi)后的強度和撓度,如果計算滿足要求,則達到了結(jié)構(gòu)性要求。
對于如何進行耐火計算可參考英國BS5950,其中要較深刻的描述,而對于壓型鋼板(樓承板)不同高度的溫度計算,相比而言,開口樓承板和縮口樓承板不太適用于BS規(guī)范,而閉口樓承板確實天生地造的適合。