大火过后，华为的钢结构大楼是否还能高枕无忧？

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导读：官方通报，东莞松山湖实验室区域内的某栋钢结构大楼发生火灾，燃烧的吸音棉浓烟滚滚，该栋建筑为华为在建的钢结构大楼。经过千锤百炼的钢铁，再次经过大火高温的洗涤之后，其力学性能反而有所退化，这栋在建的钢结构大楼的承载能力将会有所下降，在原定的使用条件下无法高枕无忧。

1、引言

东莞松山湖实验室区域内，华为所属的一在建钢结构起火。网传为华为实验室，实际为华为所属的在建建筑。从某种程度上来讲，在建建筑大火引起的损失要小一些。



官方通报

钢结构建筑在工厂等建筑中比较常见，相对于钢混结构，钢结构建筑建造时无需等待混凝土固化，提高了施工的效率。钢结构建筑一般是立柱和横梁组成的框架结构（下图），钢本身的力学性能也较好。同样的载荷，钢结构可以设计的更加体积小。除非是那种特种安全屋，否则房间四周不可能是全钢。这就需要其他材料来填充，变成墙体。这种填充材料需要能够隔热隔音，这样才不会让各个房间互相干扰。另外，这栋建筑未来的用途估计也是实验用途，对环境噪音要求较高。所以，这栋钢结构建筑需要大量的吸音吸热材料——吸音棉。



钢结构

我们都知道，钢铁的形成不易，从铁矿石到成品钢结构，经历了千锤百炼。无数次的高温的洗涤，才成就了高品质的钢材。似乎，经历过高温的次数越多，钢的品质将会越好。这其实是个伪命题，不可一概而论。对于已经使用的钢结构来说，高温对力学性能来说是灾难。
2、千锤百炼的钢

钢铁来自于铁矿石，经过高温煅烧和化学反应，铁矿石中的铁融化成铁水，这种铁水里含有大量的杂质，冷却过后形成生铁，力学性能还是较差的。想要获得高品质的钢，需要经过复杂的炼钢工艺，去除内部杂质，掺杂特定元素，提升钢的品质。



钢的冶炼

含碳量的不同，严重影响钢材的力学性能。含碳量越低，钢材就越韧，反正则越脆。高校材料力学实验所采用的低碳钢和铸铁，就是两种典型的材料。低碳钢是韧性，铸铁则是脆性。两者力学性能差异巨大的一个显著原因就是含碳量。


在含碳量接近的情况下，不同的热处理工艺，也会影响钢铁的力学性能。主要原因在于可以形成不同的微观结构，比如奥氏体、珠光体等。著名的304不锈钢就是类似热处理工艺得到的产品。



不同热处理的微观结构
3、温度的重要影响

虽然，经过了千锤百炼的钢，其力学性能得到了很大的改善。但是这种改善是经过特定的热处理工艺，且未经受载。一旦钢材产品成型之后，即使没有受力，再次进入高温后，原先的特定微观结构就会改变，很多数情况下，这种改变是消极的，冷却完之后，整体的力学性能就会大打折扣。



相图反应了微观结构的演变

此外，火灾引起的高温，钢结构正处于工作的状态下，受到了力的作用。高温引起的钢材微观结构的演变，让其性能得到了弱化。从宏观角度来看，温度越高，钢的应力应变曲线变得越矮。这就意味着弹性模量和各种应力极限都在降低。



温度对应力应变曲线的影响

低温情况下，钢铁更脆，如下图。断裂能在低温情况下的值为40kJ/m2，而高温情况则接近120kJ/m2。不过，零度以上，断裂能变化不大。这其实从应力应变曲线上也能分析出来：应力应变曲线随温度增高而变矮，但是变得更长。那么其围成的面积变化就不大，这个面积就与断裂能有着千丝万缕的联系。



温度对断裂能的影响

虽然高温对断裂能影响不大，但是高温“软”化了钢结构，使其变得更加容易变形。这一点对横梁的影响尤为明显。横向力的存在，会让弱化后的横梁变形更大，这可能是灾难性的。变形的增大，引起力矩的增大，从而让结构更加处于危险的境地。即使大火扑灭，钢结构恢复室温，这种变形也无法完全恢复了。这就引起了附加的力矩，减小了结构的承载能力。




横梁的变形
4、总结

高温会让钢材的微观结构发生演变，力学性能总体上降低。宏观上，高温降低了材料的弹性模量，使得钢结构更加容易发生变形。高温也降低了各类应力极限，降低了钢结构的承载能力。大火过后，即使钢结构恢复室温，已经发生的变形无法完全恢复，引起额外的力矩，降低了结构的承载能力。

PS：本文参加#东莞华为实验室起火#和#科学燃计划#活动。

admin

火烧旺运，华为一定会更好！

unitone950

百炼成钢，大火为什么不是再一次的炼钢？

我狠你

民间讲：火烧旺地！

hshdn

不排除内外反动派打压华为，做的破坏活动。

BG4VDU

火烧旺地

今生独醉

火烧旺地

podv7008

拆了重建 吧，华为实验室承载的是中华之栋梁

BG7IZB

这次火灾多少温度？

walqg

千言万语汇成眼泪，眼睛更模糊了[流泪][流泪][流泪][流泪][流泪][流泪][流泪]儿子，儿子

wthezRTO

再硬的钢，在过火了就变软了，但如果钢在过火的时候马上泡在冷水里冷去的话就不会变软，铁匠都知道

uqlvw

钢结构高楼，完成构架被大火燃烧绝对有影响。构架层越高影响就越大。

伦涤微

钢结构不能承受火灾？那现在很多高层的建筑包括居民小区房屋都用的钢结构材料，万一发生火灾了怎么办？

广郇凤清

那家承建商？

quangli944

转发了

vfrbgt1125

转发了

二十八画小生

报废!

苏首

还没建成就烧了，肯定要拆了重建的，这事重建方要负责的。