4.11.1 概述
GB/T 9978.1-2008 中6.4對(duì)不同承重系統(tǒng)試件的約束應(yīng)用、試件對(duì)熱膨脹或熱轉(zhuǎn)動(dòng)的抵抗作用給出了一些供選擇的方法，反映了在GB/T 9978.1 中描述的試驗(yàn)方法的內(nèi)在本質(zhì)，即以最能代表在實(shí)際中最嚴(yán)酷應(yīng)用情況的方法對(duì)試件進(jìn)行耐火試驗(yàn)。
為了把應(yīng)用于試件的約束條件與構(gòu)件在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)中的約束條件進(jìn)行關(guān)聯(lián)，以下觀點(diǎn)適用：
a) 當(dāng)試件的周圍環(huán)境條件和支撐結(jié)構(gòu)能夠在標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間—溫度曲線表示的整個(gè)高溫范圍內(nèi)，為構(gòu)件提供因熱膨脹和/或熱轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生應(yīng)力的足夠抵抗力時(shí)，可以認(rèn)為實(shí)際建筑中的樓板和屋頂組件、墻體結(jié)構(gòu)、柱和獨(dú)立的梁能夠抵抗熱膨脹和/或熱轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)力。
b) 雖然，確定如何實(shí)現(xiàn)“構(gòu)件因熱膨脹和/或熱轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生應(yīng)力的足夠抵抗力”的方法，需要工程實(shí)踐來判斷。但是，這些必要的抵抗力可以由構(gòu)件的一些結(jié)構(gòu)特性來提供，如樓板和屋頂組件的支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向剛性作用、某一結(jié)構(gòu)組件內(nèi)連接梁的支撐結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向剛性作用以及被支撐結(jié)構(gòu)的重力等。與此同時(shí)，結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)應(yīng)足以充分地把熱膨脹和/或熱轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的應(yīng)力傳遞給上述支撐結(jié)構(gòu)或其他產(chǎn)生抵抗力的結(jié)構(gòu)。某一結(jié)構(gòu)的聯(lián)接板或相鄰結(jié)構(gòu)的剛性，也應(yīng)在評(píng)估該結(jié)構(gòu)抵抗熱膨脹應(yīng)力的能力時(shí)予以考慮。根據(jù)這一原理，建筑梁的兩個(gè)以上的連續(xù)支撐結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)梁的預(yù)期熱轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)力產(chǎn)生抵抗力。
c) 耐火試驗(yàn)結(jié)果表明，試件約束條件的變化可以顯著影響建筑構(gòu)件或組件的耐火時(shí)間。在大多數(shù)情況下，在耐火試驗(yàn)中應(yīng)用約束，對(duì)試件耐火性能的測(cè)試結(jié)果有益。但有時(shí)，過分的軸向約束會(huì)加速試件耐火穩(wěn)定性的失效或引起諸如在混凝土結(jié)構(gòu)中可能發(fā)生的加速爆裂現(xiàn)象；有時(shí)，例如一面受火的非靜定鋼筋混凝土樓板，瞬間約束可能導(dǎo)致未增強(qiáng)區(qū)域或增強(qiáng)較薄弱的區(qū)域形成嚴(yán)重破裂變形，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的剪切破壞。
隨著受約束結(jié)構(gòu)的耐火試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的增加，可以預(yù)測(cè)上面提及的某些不規(guī)律的特性，而且還有可能在通常方式下將受約束試件的試驗(yàn)條件與實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)條件進(jìn)行關(guān)聯(lián)。然而，還有很多工作需要繼續(xù)完成，而且在不可能將試件試驗(yàn)時(shí)所需要的邊界條件與構(gòu)件在實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)中可能承受的邊界條件進(jìn)行關(guān)聯(lián)的情況下，耐火試驗(yàn)可以在很少或者沒有對(duì)試件熱膨脹或熱轉(zhuǎn)動(dòng)應(yīng)力進(jìn)行約束的條件下完成。
4.11.2 抗彎構(gòu)件(梁、樓板、屋頂）
抗彎構(gòu)件試件可以靜置于滾動(dòng)支座上或安裝在約束結(jié)構(gòu)界限內(nèi)進(jìn)行耐火試驗(yàn)。在后一種情況中，對(duì)于試件的軸向或旋轉(zhuǎn)熱膨脹可以采用多種約束方法。在復(fù)雜程度低的設(shè)備中，試件安裝在約束結(jié)構(gòu)的部分結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，該部分結(jié)構(gòu)能夠響應(yīng)試件結(jié)構(gòu)構(gòu)件的軸向推力而不發(fā)生明顯的變形。這種軸向推力有時(shí)可以通過校準(zhǔn)約束結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)；有時(shí)可以通過在結(jié)構(gòu)構(gòu)件末端與約束結(jié)構(gòu)之間預(yù)留膨脹伸縮縫的方法，在一定程度上控制這種軸向推力。這種結(jié)構(gòu)安排，對(duì)試件也提供了熱轉(zhuǎn)動(dòng)約束。在更為復(fù)雜的約束結(jié)構(gòu)布置中，通常使用相對(duì)于構(gòu)件軸向布置的液壓裝置來實(shí)現(xiàn)約束及其測(cè)量。
在存在熱膨脹約束的情況下，試件在耐火試驗(yàn)中受熱會(huì)引起軸向壓縮力。大多數(shù)情況下，這種軸向壓縮力出現(xiàn)在構(gòu)件橫截面的某一位置上，使得與該軸向壓縮力相關(guān)的彎曲力矩趨向于抵消由試件加載產(chǎn)生的彎曲力矩，除非試件爆裂的可能性或不穩(wěn)定性失效超過了這個(gè)有利效應(yīng)，否則，將會(huì)導(dǎo)致試件承載能力和耐火性能的提髙。
在多數(shù)情況下，如果一個(gè)抗彎構(gòu)件試件在不受約束的條件下進(jìn)行耐火試驗(yàn)，則采用此耐火試驗(yàn)結(jié)果來選用在火災(zāi)狀態(tài)下可能受到熱約束的對(duì)應(yīng)抗彎構(gòu)件是安全的。
4.11.3 軸向構(gòu)件（柱、承重墻）
在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的柱和承重墻的耐火試驗(yàn)，表明的是這些構(gòu)件在實(shí)際火災(zāi)中經(jīng)受應(yīng)力情況的理想化狀態(tài)。例如，在耐火試驗(yàn)中不可能重現(xiàn)軸向構(gòu)件在實(shí)際火災(zāi)中可能出現(xiàn)的末端彎矩的變化情況。實(shí)際上，約束的效應(yīng)取決于防火分區(qū)中火災(zāi)的局部情況，如果防火分區(qū)中提供的是充分均勻的加熱環(huán)境，則對(duì)試件受熱膨賬延長(zhǎng)的約束力會(huì)大大降低。
柱和承重墻的承載能力及其相關(guān)的試驗(yàn)荷載值，在很大程度上取決于它的支撐結(jié)構(gòu)狀況。對(duì)于鉸鏈約束的細(xì)長(zhǎng)型建筑構(gòu)件，即使是支撐結(jié)構(gòu)內(nèi)由于摩擦引起的很小的力，都會(huì)顯著增加該構(gòu)件的承載能力。在耐火試驗(yàn)中，作用于試件末端的無意約束也會(huì)顯著增加試件的承載能力。在某些實(shí)驗(yàn)室中也出現(xiàn)過這樣的情況，對(duì)于柱構(gòu)件，盡管使用的是球形的末端支撐結(jié)構(gòu)，但通常很難提供真實(shí)的同心軸向支撐(或承載)點(diǎn)，推薦的做法是采用已知小偏心率的支撐結(jié)構(gòu)。
基于以上原因，對(duì)于柱或承重墻而言，最好是在無熱膨脹抵抗力或末端完全受限的情況下進(jìn)行耐火試驗(yàn)。
4.11.4 非承重墻和隔斷
從理論上講，所有的非承重墻和隔墻均在不施加外部荷載的情況下進(jìn)行耐火試驗(yàn)。然而從實(shí)際建筑來看，這些構(gòu)件會(huì)受到從其他建筑構(gòu)件傳遞荷載的影響，或者在火災(zāi)中受到構(gòu)件自身膨脹產(chǎn)生應(yīng)力的影響。因此，此類構(gòu)件的耐火試驗(yàn)應(yīng)在具有足夠硬度的封閉受限框架內(nèi)進(jìn)行，此框架應(yīng)能夠抵抗試件熱膨脹產(chǎn)生的作用力而不發(fā)生任何變形或只有微小變形。
4.11.5 試驗(yàn)室測(cè)量
考慮到目前缺乏關(guān)于熱膨脹或熱轉(zhuǎn)動(dòng)抵抗效能的信息，因此，在對(duì)任何約束形式的試件進(jìn)行耐火試驗(yàn)時(shí)，試驗(yàn)室應(yīng)嘗試確定約束結(jié)構(gòu)的約束力大小和方向。