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消防安全管理与技术创新
Fire Safety Management and Technical Innovation

变形和应力重新分布，进一步促使结构失效。
（二）高温条件下混凝土材料特性
混凝土材料随着温度上升，其抗压强度下降显著。当其温度升至300℃左右时，
混凝土材料抗压强度基本呈现线性下降规律，当混凝土温度升至超过600℃时，混凝

土材料的抗拉强度近乎将至0，继续升温至900℃左右时，混凝土材料抗压强度下降到
常温时的10%左右。

三、建筑构件高温失效机理分析

（一）钢结构构件高温失效机理
钢材导热系数为56W/（m·K），为热的良导体，火灾时，钢结构将迅速吸收大

量热能。随着结构构件温度增加，钢结构构件内部原子间金属键遭到破坏，相应的钢
结构构件的强度、硬度降低，同时延展性增加。
钢结构构件为非燃烧材料，但耐高温性能差。钢结构构件在全负荷的情况下
540℃左右将失去静态平衡稳定性。相关测试研究表明，钢结构的温度升至300℃左右

时，钢材料的强度、弹性模量等力学性能下降显著。当钢结构的温度升至500℃时，
钢结构力学性能下降至一半左右。当钢结构的温度升至500℃以上时，钢构件材料力
学性能可能低于设计时对于建筑结构设计要求的屈服强度，甚至低于当前建筑结构当

前承载许用应力。建筑结构中采用普通用钢作为主要承力结构，且未采取有效防护
措施时，发生火灾时，当钢结构区域温度超过500℃时，钢结构建筑构件可能快速失
效，建筑物整体结构可能发生坍塌。高温下钢材的应力-应变模型一般是分段直线模
型形式，表现直观。使用复杂表达式的连续光滑曲线模型则应用不多。高温环境下，

钢结构构件温度持续上升，钢构件会产生膨胀。钢结构构件膨胀时会受到外部约束，
进而产生构件内力。加之，钢材料高温力学性能下降显著，进一步加快了钢结构的屈
服，直至破坏而坍塌。

对于钢结构建筑而言，钢材虽不可燃，但是一种不耐高温的材料，在没有有效的
防火保护措施下，钢结构建筑会遭到严重破坏，或可能发生整体倒塌。不同类型钢
材，在高温条件下，钢材强度下降的程度不同。此外，相同类型钢材在不同高温环境
中，其强度下降的程度不同。大量测试表明：钢材温度上升至350℃时，材料强度开

始显著下降。当温度上升至500℃时，材料强度下降约50%。当温度上升至600℃左右
时，材料强度下降70%左右。除了钢材的强度，钢材的屈服点在高温条件下也显著下
降。在温度升至500℃时，钢材的屈服点相交常温时下降约50%；钢材的弹性模量也

是重要的力学性能指标，在高温条件下，弹性模量也显著下降；高温条件下，钢材塑
性将显著增大。集中表现在钢材在高温条件下伸长率增大、截面收缩率增大。

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