一、彩钢压瓦机预应力钢结构抗火的意义
从20世纪90年代开始，现代预应力技术被列为我国建筑业重点开发和推广项目，然而预应力结构的抗火性能仍然是工程界普遍关注的焦点。国内外工程结构抗火研究主要集中在火灾作用、结构升温计算、高温下结构材料的性能、火灾下结构反应、火灾后的结构性能几个方面。研究对象以建筑结构为主，主要包括彩钢压瓦机钢结构、钢筋混凝土结构、钢-混凝土组合结构和木结构，2000年后也开始针对隧道结构和桥梁结构在火灾下的结构性能开展了少量研究。然而，对将来在大跨空间结构领域有重大应用的预应力钢结构的抗火研究却几乎是一片空白，为此开展预应力钢结构的抗火性能研究，无论在理论上还是工程实践上都具有重大意义。
进行彩钢压瓦机预应力钢结构抗火研究的重要意义在于：
1)减轻或避免结构在火灾中的破坏，或者使结构具有一定的耐火的期限，保障生命安全；2)减少火灾后结构的修复费用，缩短火灾后结构功能恢复周期，减少间接经济损失；3)为结构的抗火设计中节省材料、提高结构的安全性提供科学的依据；4)通过对结构热力祸合作用的全过程分析，揭示火灾下结构基本的力学行为，准确描述火灾作用下结构破坏的机理和准则。
二、彩钢压瓦机预应力钢结构抗火研究现状
我国彩钢双层压瓦机钢结构抗火研究起步较晚，有关预应力钢结构的抗火研究更是凤毛麟角，目前国内对预应力钢结构及其组合结构的抗火研究主要是运用计算机模拟进行分析，主要有：辽宁工程技术大学的罗涛对预应力网架结构的抗火承载力进行了有限元分析，主要结论是预应力网架结构的抗火能力与普通网架相比，在火灾发生初期，两者的抗火能力没什么太大的差异，从变形上预应力网架相对要小一些；如果火灾持续的时间很长，预应力网架的强度相对普通网架要显得薄弱很多，尤其在火灾持续到35min以上时，预应力网架的强度会突然急速降低接近脆性破坏。
宁波大学的王新堂、李俊华等对大跨度索张拉平面预应力管析架火灾行为进行了数值分析，从结构响应机理出发建立了平面预应力钢析架结构火灾高温下的结构响应计算模型，利用该计算模型分别对两种不同布索方案的预应力管析架进行了火灾行为分析，讨论了不同参数变化对火灾作用下整体结构承载力的影响规律。结果表明钢索的设置方案、预应力度、外荷载、材料等级等因素对于火灾下预应力钢结构的整体性能和承载力均产生一定影响，不同的布索方案将对应不同的临界温度，外荷载较大时临界温度较小，而预拉力的影响又与布索方案有关。
此外，天津大学杨志利用有限元软件对预应力组合网架结构进行了抗火性能数值分析，得出了边界条件、拉索布置、涂层厚度及节点刚度对其整体抗火性能的影响。刘国军通过ANSYS数值模拟分析的方法，对空间结构中应用较为广泛的预应力组合网架结构的耐火性能进行了研究，运用性能化设计方法对一楼层网架的防火及安全评估和影响预应力组合网架抗火性能的若干因素作出分析。
三、预应力双层压瓦机钢结构抗火研究现状
预应力彩钢双层压瓦机钢结构是在结构上施加正常使用荷载之前，在结构上用特定的方法预加初应力，使结构构件控制截面产生的应力与设计荷载产生的应力符号相反，在结构中产生有利的应力分布，以提高构件或结构的承载能力，减小其结构变形，从而达到节约钢材，降低工程造价的目的。在钢结构中引入预应力技术是充分利用钢材弹性范围内的强度，使钢结构在相同的材料消耗时改善结构的受力性能，提高其承载能力和刚度，满足建筑功能要求，提高建筑空间利用率，节约钢材，提高综合效益。
近年来，由于经济的快速发展，人们不断对建筑物功能提出新的标准与要求，特别是大跨空间结构建筑物如展览馆、会展中心、多功能厅等则提出了更高的使用功能要求，使得钢结构得到广泛的应用，由于预应力钢结构可以改善其结构性能，降低钢材的使用量，在跨度大、荷载重的情况下，采用预应力技术的经济效益更为显著。
目前，预应力双层彩钢压瓦机钢结构应用广泛的领域是大跨度建筑结构，譬如2008年北京奥运会羽毛球馆的屋盖钢结构采用了新型弦支弯顶结构体系，弦支弯顶是一种将刚性的单层网壳和柔性索撑体系组合在一起的杂交预应力大跨度结构体系。通过索撑体系引入预应力，减小了结构位移，降低了杆件应力，减少了结构对支座的水平推力，提高了结构整体稳定性。2008年北京奥运会羽毛球馆是目前世界上采用弦支弯顶结构体系的最大跨度钢结构工程之一，也是目前国内预应力大跨度钢结构工程中体系最具创新性的工程之一。在高层建筑中也有采用预应力钢结构的实例，譬如南非约翰内斯堡市的发展银行大楼、北京电视中心综合业务楼以及北京新保利大厦等。此外，在桥梁结构方面预应力应用的也较多，国内外许多悬索桥、斜拉桥都是技术成熟的工程实践，譬如2004年年底建成的法国米洛高架桥。高耸构筑物是利用预应力增强结构刚度的又一种类型，这是源于拉索作用能够大大提高主塔桅结构的水平刚度。把预应力技术用在已使用的钢结构的加固上更是内容丰富、种类繁多。
然而，任何事物都有“两面性”，钢材虽具有强度高、重量轻、材质均匀等许多优点，但有一个致命的缺点—不耐火，随着温度升高，钢材的强度和刚度下降，当温度超过300℃时，钢材的屈服强度和弹性模量开始明显降低，当温度达到400℃时其屈服强度将下降到常温下的1/2左右，弹性模量将下降到常温下的60%，当温度超过500℃时，钢材会发生明显的塑性变形，超过500℃时钢材的承载力将急剧降低。在火灾中无保护层的钢结构升温很快，即使室温下相对安全的结构在高温时也可能迅速破坏。不加保护的构件的耐火极限仅为10~20min一旦发生火灾，钢结构的承载能力将降低，变形增加，并在较短时间内就可能达到极限状态，甚至发生结构破坏，后果不堪设想。而预应力双层压瓦机钢结构多属无劲结预应力体系，且多数结构长期暴露在外，对于预应力钢结构来说，不需要温度升到400℃以上，只要到达300℃左右，由于徐变现象的出现，预应力松弛而引起的内力重分布就可能造成整个结构的破坏，预应力度越大的结构耐火性越差，防火问题显得更为重要。因此，预应力钢结构的防火设计应比普通钢结构和预应力混凝土结构更加严格。
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