建筑钢结构防火技术规范GB51249-2017

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建筑钢结构防火技术规范


Code for Fire safety of Steel Building Structures






















1    


1.0.1                      为防止和减小建筑钢结构的火灾危害,保护人身和财产安全,经济、合理地进行钢结构抗火设计和采取防火保护措施,制定本规范

1.0.2                      规范适用于新建、扩建和改建的建筑钢结构和组合结构的抗火设计和防火保护。

1.0.3                      规范是以火灾高温下钢结构的承载力极限状态为基础,根据概率极限状态设计法的原则制定的

1.0.4                      建筑钢结构的抗火设计与防火保护,除应符合本规范的规定外,尚应符合我国现行有关标准的规定。




2  术语和符号


2.1   


2.1.1                      火灾荷载密  fire load density

单位楼面面积上可燃物的燃烧热值,单位MJ/m2

2.1.2                      标准火灾升  standard fire temperature-time curve

国际标ISO834给出的用于进行建筑构件耐火试验的炉内平均温度与时间的关系曲线。

2.1.3                      等效曝火时  equivalent time of fire exposure

在非标准火灾升温条件下,火灾在时间img1内对构件或结构的作用效应与标准火灾在时间img2内对同一构件或结构(外荷载相同)的作用效应相同,则时间img3称为前者的等效曝火时间。

2.1.4                      抗火承载力极限状  limit state for fire resistance

在火灾条件下,构件或结构的承载力与外加作用(包括荷载和温度作用)产生的组合效应相等时的状态。

2.1.5                      临界温  critical temperature

假设火灾效应沿构件的长度和截面均匀分布,当构件达到抗火承载力极限状态时构件截面上的温度。

2.1.6                      荷载  load level, load ratio

火灾下构件的承载力与常温下相应的承载力的比值。

2.1.7                      钢管混凝土构件  concrete-filled steel tube

在圆形或矩形钢管内填灌混凝土而形成,且钢管混凝土在受荷全工程中共同受力的构件

2.1.8                      组合构  composite component

截面上由型钢与混凝土两种材料组合而成的构件。例如,钢管混凝土柱、钢-混凝土组合板钢-混凝土组合梁等。

2.1.9                      屋顶承重构  load bearing roof component

用于承受屋面荷载的主结构构件。例如,组成屋顶网架、网壳、桁架的构件屋面梁、支撑等。屋面檩条一般不当作屋承重构件,但当檩条同时起屋盖结构系统的支撑作用时,则应当作屋承重构件。

2.1.10                      自动喷水灭火系统全保  total sprinkler system

建筑物内除面积小5m2的卫生间外均设自动喷水灭火系统的保护。




2.2      


img4

——

构件的毛截面面积;

img5

——

一个翼缘截面面积

img6

——

梁腹板截面面积

img7

——

构件单位长度综合传热系数

img8

——

与梁端部约束情况有关的常数

img9

——

钢材的比热容;

img10

——

防火保护层的比热容;

img11

——

保护层厚度

img12

——

常温下钢材的弹性模量

img13

——

高温下钢材的弹性模量

img14

——

常温下钢材的设计强度

img15

——

常温下钢材的屈服强度

img16

——

高温下钢材的屈服强度

img17

——

常温下混凝土的抗压强度

img18

——

高温下混凝土的抗压强度

img19

——

单位长度构件的受火表面积

img20

——

单位长度构件保护层的内表面积

img21

——

构件的截面高度或楼板厚度

img22

——

梁腹板的高度

img23

——

压型钢板截面高度

img24

——

构件截面惯性矩

img25

——

火灾下钢管混凝土柱承载力影响系数

img26

——

构件的长度跨度

img27

——

构件的计算长度

img28

——

受火构件等效作用力分析得到的杆端弯矩

img29

——

塑性弯矩

img30

——

受火构件的杆端温度弯矩

img31img32

——

构件的最大弯矩设计值

img33

——

构件轴力设计值

img34img35

——

高温下构件的承载力参数

img36

——

受火构件按等效作用力分析得到的轴力

img37

——

受火构件的轴向温度内力

img38

——

保护层中的含水率(质量百分比);

img39

——

梁(板)所受的均布荷载或等效均布荷载

img40

——

考虑薄膜效应后楼板的极限承载力

img41

——

楼面或屋面活荷载标准值

img42img43img44img45

——

荷载比

img46

——

高温下结构或构件的设计承载力

img47

——

结构或构件的荷载效应组合

img48

——

高温下结构或构件内的作用效应组合

img49

——

受火时间或耐火时间

img50

——

构件温度达100所需的时间

img51

——

结构或构件的耐火时间

img52

——

等效曝火时间

img53

——

结构或构件的耐火极限

img54

——

延迟时间

img55

——

梁腹板的厚度

img56

——

受火前钢构件的内部温度

img57img58

——

受火构件两侧或上下翼缘的温度

img59

——

结构或构件的临界温度

img60

——

实际室内火灾升温

img61

——

火灾发生前的室内平均空气温度

img62

——

对应img63时刻的室内平均空气温度

img64

——

钢构件温度

img65

——

耐火极限时间内结构或构件的最高温度

img66

——

单位长度构件的体积

img67

——

构件截面塑性模量

img68img69

——

构件绕x轴和绕y轴的毛截面模量

img70

——

钢材的热膨胀系数

img71img72

——

等效弯矩系数

img73

——

结构抗火重要性系数;

img74

——

钢构件的抗力分项系数,抗火设计中钢材强度调整系数;

img75img76

——

截面塑性发展系数

img77

——

高温下钢材弹性模量折减系数

img78

——

高温下钢材强度折减系数

img79

——

钢材的泊

img80

——

构件的长细比

img81

——

保护材料的热传导系数

img82

——

钢材的热传导系数

img83

——

保护层的密度

img84

——

钢材的密度

img85

——

对流传热系数;

img86

——

辐射传热系数

img87

——

常温下轴心受压构件的稳定系数

img88

——

常温下钢梁的整体稳定系数

img89

——

高温下钢梁的整体稳定系数

img90

——

时间增量

img91

——

构件或结构的温度变化




3  钢结构防火要求


3.0.1                      单、多层建筑和高层建筑中的各类钢构件、组合构件等的耐火极限不应低于3.0.1本章的相关规定。低于规定的要求,应采取外包覆不燃烧体或其他防火隔热措施。

3.0.1  单、多层高层建筑构件的耐火极限

            耐火等级

耐火极(h)

构件名称

单、多层建筑

高层建筑

一级

二级

三级

四级

一级

二级

承重墙

3.00

2.50

2.00

0.50

2.00

2.00

柱、柱间支撑

3.00

2.50

2.00

0.50

3.00

2.50

梁、桁架

2.00

1.50

1.00

0.50

2.00

1.50

楼板、楼面支撑

1.50

1.00

厂、库房

民用

厂、库房

民用

1.50

1.00

0.75

0.50

0.50

不要求

屋顶承重构件、

屋面支撑、系杆

1.50

0.50

厂、库房

民用

不要求

0.50

不要求

疏散楼梯

1.50

1.00

厂、库房

民用

不要求

0.75

0.50

造纸车间,变压器装配车间、大型机械装配车间、卷烟生产车间、印刷车间等类似车间,建筑耐火等级较高时,吊车梁体系的耐火极限不应低于表中梁的耐火极限要求。

3.0.2                      钢结构公共建筑和用于丙类丙类以上生产、仓储的钢结构建筑,宜设置自动喷水灭火系统全保护。

3.0.3                      单层丙类厂房中设有自动喷水灭火系统全保护时,各构件可不采取防火保护措施。

3.0.4                      丁、戊类厂、库房(使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位除外)中的构件可不采取防火保护措施。

3.0.5                      单、多层一般公共建筑居住建筑中设自动喷水灭火系统全保护时,各类构件的耐火极限可按3.0.1中相应的规定降0.5h

3.0.6                      单、多层一般公共建筑甲、乙、丙类厂、库房的屋盖承重构件,当设有自动喷水灭火系统保护,且屋盖承重构件离地(楼)面的高度不小6m时,该屋盖承重构件可不采取其他防火保护措施。

3.0.7                      除甲、乙、丙类库房外的厂、库房建筑中设自动喷水灭火系统全保护时,其柱、梁的耐火极限可按3.0.1相应的规定降0.5h

3.0.8                      空心承重钢构件中灌注防冻、防腐并能循环的溶液,且建筑中设自动喷水灭火系统全保护时,其承重结构可不再采取其它防火保护措施。

3.0.9                      多、高层建筑中设有自动喷水灭火系统全保护(包括封闭楼梯间、防烟楼梯间),且高层建筑的防烟楼梯间及其前室设正压送风系统时,楼梯间中的钢结构可不采取其它防火保护措施;多层建筑中的敞开楼梯、敞开楼梯间采用钢结构时,应采取有效的防火保护措施。

3.0.10                       对于多功能、大跨度、大空间建筑,可采用有科学依据的性能化设计方法,模拟实际火灾升温,分析结构的抗火性能,采取合理、有效的防火保护措施,保证结构的抗火安全。




4  材料特性


4.1    


4.1.1                      高温下,钢材的有关物理参数应按4.1.1采用。

4.1.1  高温下钢材的物理参数

参数名称

 

 

 

热膨胀系数

img92

1.4×10-5

m/(m·)

热传导系数

img93

45

W/(m·)

比热容

img94

600

J/(kg·)

 

img95

7850

kg/m3

泊桑比

img96

0.3

4.1.2                      在高温下,普通钢材的弹性模量应按下式计算:

img97                                                                                                                        (4.1.2-1)

img98                                        (4.1.2-2)

式中

img99——

温度(


img100——

温度为img101时钢材的初始弹性模量N/mm2);


img102——

常温下钢材的弹性模量N/mm2),按现行《钢结构设计规范》GB 50017)确定;


img103——

高温下钢材的弹性模量折减系数

4.1.3                      在高温下,普通钢材的屈服强度应按下式计算:

img104                                                                                                                                (4.1.3-1)

img105                                                                                                                                        (4.1.3-2)

img106                (4.1.3-3)

式中

img107——

温度为img108时钢材的屈服强度N/mm2);


img109——

常温下钢材的屈服强度N/mm2);


img110——

常温下钢材的强度设计值N/mm2),按现行《钢结构设计规范》GB 50017)确定;


img111——

钢构件抗力分项系数,近似取img112


img113——

高温下钢材强度折减系数。

4.1.4                      高温下,耐火钢的弹性模量和屈服强度分别按(4.1.2-1)(4.1.3-1)确定。其中,弹性模量折减系数img114和屈服强度折减系数img115应分别按式4.1.5-1)和4.1.5-2)确定。

img116                                (4.1.5-1)

img117                                                        (4.1.5-2)


4.2  混凝土


4.2.1                      高温下普通混凝土的有关物理参数按下列规定采用

1  热传导系数

1) 硅质骨料混凝土:

img118                img119                        (4.2.1-1)

式中

img120——

温度为T时混凝土的热传导系数 [W/(m·)]


T——

混凝土的温度()。

2) 钙质骨料混凝土:

img121        img122                        (4.2.1-2)

2  比热容:

img123                        img124                        (4.2.1-3)

式中

img125——

温度为T时混凝土的比热 [J/(kg·)]

4.2.2                      高温下普通混凝土的初始弹性模量按下式计算

img126                eneryg                img127                                (4.2.2)

式中

img128——

温度为T时混凝土的初始弹性模量N/mm2);


img129——

常温下混凝土的初始弹性模量N/mm2),按现行《混凝土结构设计规范》GB 50010)确定

4.2.3                      高温下混凝土的抗压强度按下式计算:

img130                                                                                        (4.2.3)

式中

fcT——

高温下混凝土的抗压强度;


fc——

常温下混凝土的抗压强度,按现行《混凝土结构设计规范》GB 50010)确定


img131——

普通混凝土的抗压强度折减系数,按4.2.3确定。

4.2.3  高温下混凝土强度折减系数img132

T

普通混凝土

轻骨料混凝土

20

1.00

1.00

100

0.95

1.00

200

0.90

1.00

300

0.85

1.00

400

0.75

0.88

500

0.60

0.76

600

0.45

0.64

700

0.30

0.52

800

0.15

0.40

900

0.08

0.28

1000

0.04

0.16

1100

0.01

0.04

1200

0

0


4.2.4                      其他类型混凝土高温下的材料特性,应根据有关标准通过高温材性试验确定。


4.3  防火涂料


4.3.1                      钢结构采用防火涂料保护时,可采用膨胀型或非膨胀型防火涂料。

4.3.2                      钢结构防火涂料的技术性能除应符合现行国家标准《钢结构防火涂料》GB 14907)的规定外,还应符合下列要求:

1  生产厂家应提供非膨胀型防火涂料热传导系数500时)、比热容、含水率和密度参数,或提供等效热传导系数、比热容和密度参数。非膨胀型防火涂料等效热传导系数可按A的规定测定。

2  主要成份为矿物纤维的非膨胀型防火涂料,当采用干式喷涂施工工艺时应有防止粉尘、纤维飞扬的可靠措施。


4.4  防火板


4.4.1                      钢结构采用防火板保护时,可采用低密度防火板、中密度防火板和高密度防火板。

4.4.2                      防火板材应符合下列要求:

1  应为不燃性材料;

2  受火时不炸裂,不产生穿透裂纹;

3 生产厂家应提供产品的热传导系数500时)或等效热传导系数、密度和比热容等参数。防火板等效热传导系数可按A的规定测定。


4.5  其它防火隔热材料


4.5.1                      钢结构也可采用粘土砖C20混凝土或金属网M5砂浆等其他隔热材料作为防火保护层。

4.5.2                      当采用其它防火隔热材料作为钢结构防火保护时,生产厂家除应提供强度和耐候性参数外,应提供热传导系数500时)或等效热传导系数及密度、比热容等参数。其他防火隔热材料等效热传导系数可参照A的规定测定。





5  抗火设计基本规定


5.1  抗火极限状态设计要求


5.1.1                      当满足下列条件之一时,视为钢结构构件达到抗火承载力极限状态:

1  轴心受力构件截面屈服

2  受弯构件产生足够的塑性铰而成为可变机构

3  构件整体丧失稳定;

4  构件达到不适于继续承载的变形。

5.1.2                      当满足下列条件之一时,视为钢结构整体达到抗火承载力极限状态:

1  结构产生足够的塑性铰形成可变机构。

2  结构整体丧失稳定。

5.1.3                      钢结构的抗火设计应满足下列要求之一:

1  在规定的结构耐火极限时间内,结构或构件的承载力img133不应小于各种作用所产生的组合效应img134,即:

img135                                                                                        (5.1.3-1)

2  在各种荷载效应组合下,结构或构件的耐火时间img136不应小于规定的结构或构件耐火极限img137,即:

img138                                                                                                (5.1.3-2)

3  结构或构件的临界温度img139不应低于在耐火极限时间内结构或构件的最高温度img140,即:

img141                                                                                        (5.1.3-3)


5.2 一般规定


5.2.1                      一般情况下,可仅对结构各构件进行抗火计算,满足构件抗火设计要求。

5.2.2                      进行结构某一构件抗火验算时,可仅考虑该构件受火升温。

5.2.3                      有条件,可对结构整体进行抗火计算,使其满足结构抗火设计要求。此时,应进行各构件的抗火验算。

5.2.4                      进行结构整体抗火验算时,应考虑可能的最不利火灾场景。

5.2.5                      对于跨度大80m或高度大100m的建筑结构特别重要的建筑结构,对结构整体进行抗火验算,按最不利的情况进行抗火设计。

5.2.6                      5.2.5规定以外的结构,当构件的约束较大时,如在内力组合中不考虑温度作用,则其防火保护层设计厚度应按计算厚度增30%

5.2.7                      连接节点的防火保护层厚度不得小于被连接构件保护层厚度的较大值。







6  温度作用及效应组合


6.1  室内火灾空气升温


6.1.1                      一般工业与民用建筑室内火灾空气温度可式计算:

img142                                                                        (6.1.1)

式中

img143(t)——

对应于img144时刻的室内平均空气温度();


img145——

火灾发生前的室内平均空气温度,20


img146——

升温时间min)。

6.1.2                      当能准确确定建筑室内有关参数时,可按附B方法计算室内火灾的空气温度也可按其它轰燃后的火灾模型计算室内火灾的空气温度。

6.1.3                      实际室内火灾升温在任意时刻对结构的影响可等效为标准火灾升温在等效曝火时刻对结构的影响。本规范以钢构件温度相等为等效原则。当采用附B方法计算室内火灾的空气温度时,等效曝火时间img147可按下式计算:

img148                                        (6.1.3-1)

img149                                                                                        (6.1.3-2)

式中

img150——

等效曝火时间min);


img151——

开口因子m1/2);


img152——

设计火灾荷载密度MJ/m2),按附C计算


img153——

按门窗开口尺寸计算的房间开口面积m2);


img154——

房间门窗洞口高度m);


img155——

包括门窗在内的房间六壁面积之和m2)。


6.2  高大空间火灾空气升温


6.2.1                      本规范中,高大空间是指高度不小于6m独立空间地(楼)面面积不小500m2的建筑空间。

6.2.2                      高大空间建筑火灾中的空气升温过程可按下式确定:

img156                        (6.2.2)

式中

img157——

对应img158时刻,与火源中心水平距离为img159(m)、与地面垂直距离为img160(m)处的空气温度();


img161——

火灾发生前高大空间内平均空气温度,20


img162——

火源中心距地面垂直距离img163(m)处的最高空气升温(),按附D确定;


img164——

根据火源功率类型和火灾增长类型,按附D确定;


img165——

火源形状中心至火源最外边缘距离m


img166——

火源中心水平距离img167(m)温度衰减系数(无量纲),按附D确定;且img168时,img169


img170——

系数,按附D确定。

6.2.3                      火源功率设计值img171应根据建筑物实际可燃物情况,选取一合理数值。根据火源功率设计值img1726.2.3确定火灾功率类型。

6.2.3  火源功率类型

火源类型

img173MW

小功率火灾

<3.5

中功率火灾

3.5~15

大功率火灾

>15

6.2.4                      火灾增长类型根据可燃物类型按6.2.4确定。

6.2.4 火灾增长类 

可燃物类型

火灾增长类型

密实木材,废纸筐

慢速

实木家俱,塑料制品,化学纤维填充物

中速

部分聚合物家俱,木板垛

快速

大部分聚合物家俱,塑料垛,薄板家俱

极快速


6.3  钢构件升温计算


6.3.1       火灾下钢构件的升温可按下列增量法计算,其初始温度20

img174                                                (6.3.1)

式中

img175——

时间增量s),不宜超30s


img176——

钢构件温度();


img177——

火灾下钢构件周围空气温度();


img178——

钢构件单位长度综合传热系数 [W/(m3·)],按6.3.2计算;


img179——

钢材比热容,按4.1.1取值;


img180——

钢材密度,按4.1.1取值。

6.3.2       钢构件单位长度综合传热系数img181按下列公式计算:

1  构件无防火保护层时:

img182                                                                                                (6.3.2-1)

img183                                                (6.3.2-2)

式中

img184——

构件单位长度的受火表面积m2/m);


img185——

构件单位长度的体积m3/m);


img186——

对流传热系数,取img187W/(m2·)


img188——

辐射传热系数 [W/(m2·)]


img189——

综合辐射率,通常取img190


img191——

斯蒂波尔兹曼常数,s=5.67×10-8 W/(m2×K4)

2  构件有非膨胀型保护层时:

img192                                                                        (6.3.2-3)

式中

img193——

保护材料比热容 [img194]


img195——

保护材料密度(img196);


img197——

保护材料厚度m);


img198——

保护材500时的热传导系数或等效热传导系数 [W/(m3·)]


img199——

构件单位长度防火保护材料内表面积m2/m)。

各类构件的img200按附E采用。

6.3.3       非膨胀型防火保护层的钢构件,当构件温度不超600时,在标准火灾升温条件下内部温度可按下式近似计算:

img201                img202                (6.3.3)

式中

img203——

火灾前构件的初始温度,取20


t——

火灾升温时(s),当为非标准火灾升温时,用6.1.3条确定的等效曝火时间img204代替。

6.3.4       在标准火灾升温条件下,无防火保护层的钢构件和采用不同参数防火被覆构件的升温也可按附F查表确定。

6.3.5       当钢构件的防火被覆中含有水分时,宜考虑钢构件升温延迟现象。其内部温度可按下计算

img205                                img206

img207                                img208                                                (6.3.4)

img209                        img210

img211

式中

img212——

延迟时间(s)


img213——

构件温度达100的时间;


P——

保护层中的含水率(质量百分比);


img214——

考虑延迟现象的影响时构件在img215时刻的内部温度;


img216——

不考虑延迟现象的影响时构件在img217时刻的内部温度,按6.3.16.3.36.3.4条确定。

当有实测数据时,延迟时间img218可采用实测值。

当采用由附录A确定的防火被覆的等效热传导系数计算钢构件的升温时,可不考虑防火被覆中水分引起的延迟时间。


6.4 结构内力分析


6.4.1       在进行钢结构抗火计算时,应考虑温度内力变形的影响。

6.4.2       计算钢结构中某一构件受火升温的温度内力变形时,可将受火构件的温度效应等效为杆端作用力(6.4.2),并将该作用力作用在与该杆端对应的结构节点上,然后按常温下的分析方法进行结构分析,得到该构件升温对结构产生的温度内力和变形其中受火构件的温度内力按下式确定

img219                                                                                        (6.4.2-1)

img220

img221                                                                                        (6.4.2-2)

img222

式中

img223——

受火构件的轴向温度内力(压力);


img224——



img225——

按等效作用力分析得到的受火构件的轴力(受拉为正);


img226——

受火构件的杆端温度弯矩(方向与6.4.2b所示img227方向相反);


img228——



img229——

按等效作用力分析得到的受火构件的杆端弯矩(方向与6.4.2b所示img230方向一致为正);


img231img232——

受火构件两侧或上下翼缘的温度,对于有保护层钢构件可取img233


img234——

受火前构件的温度;


img235——

温度为img236时钢材的弹性模量;


A——

受火构件截面面积;


I——

受火构件截面惯性矩;


h——

受火构件截面高度。

img237        img238

(a) 构件的升温                    (b) 等效作用力

6.4.2  结构温度效应等效为杆端作用力

6.4.3       计算框架柱的温度内力时,如仅考虑该柱升温相邻柱不升温,则该柱的温度内力可根据计算结果折30%

6.4.4       钢结构构件抗火验算时,受火构件在外荷载作用下的内力,可采用常温下相同荷载所产生的内力乘以折减系0.9


6.5  作用效应组合


6.5.1       钢结构抗火验算时,可按偶然设计状况的作用效应组合,采用下列较不不利的设计表达式

img239img240                                                                                (6.5.1-1)

img241img242                                                        (6.5.1-2)

式中

img243——

作用效应组合的设计值


img244——

永久荷载标准值的效应


img245——

火灾下结构的标准温度作用效应


img246——

楼面或屋面活荷载标准值的效应;


img247——

荷载标准值效应;


img248——

楼面或屋面活荷载的频遇值系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值


img249——

楼面或屋面活荷载的准永久值系数,按现行国家标准《建筑结构荷载规范GB 50009的规定取值


img250——

结构抗火重要性系数,对于耐火等级为一级的建筑1.15,对于其他建筑1.05





7  钢结构抗火验算


7.1  抗火设计步骤


7.1.1       钢结构构件抗火设计可采用承载力法或临界温度法。其中,临界温度法按7.1.2条规定的步骤进行,承载力法按7.1.3条规定的步骤进行

7.1.2       临界温度法的步骤为:

1  6.5.1条进行作用效应组合

2  根据构件和荷载类型,按7.47.5节有关条文,计算构件的临界温度img251

3  当保护材料为膨胀型时,保护层厚度按试验方法确定。当保护材料为非膨胀型时,按下述方法计算所需防火被覆厚度:

1) 构件的临界温度img252、耐火极限(标准升温时间img253或等效曝火时间img254)按附G查表确定构件单位长度综合传热系数img255

2) 由下式计算保护层厚度:

img256                                                                (7.1.2-1)

img257

3) img258不便确定时,可偏于安全地按式计算保护层厚度:

img259                                                                                                (7.1.2-2)

4) 防火保护材料的平衡含水率img260较大(延迟时间大5min),先按式(7.1.2-1)计算初定厚度img261按下式估计延迟时间:

img262                                                                                                (7.1.2-3)

以(img263)代替img264重新按附G查表确定构件单位长度综合传热系数img265值,再根据式(7.1.2-1)求得最厚度。

以上各式中符号意义同6.3节。

7.1.3       承载力法的步骤为:

1  设定防火被覆厚度

2  6.3节有关条文计算构件在要求的耐火极限下的内部温度

3  4.1节有关条文确定高温下钢材的参数,按6.4节有关条文计算构件在外荷载和温度作用下的内力

4  5.2节规定进行结构分析(含温度效应分析),并按6.5节进行作用效应组合

5  根据构件和所受荷载的类型,按7.27.3节有关条文进行构件抗火承载力极限状态验算

6  当设定的防火被覆厚度不合适时(过小或过大),可调整防火被覆厚度,重复上1~5步骤

7.1.4       钢结构整体的抗火验算可按下列步骤进行

1  设定结构所有构件一定的防火被覆厚度

2  确定一定的火灾场景

3  进行火灾温度场分析及结构构件内部温度分析

4  6.5.1规定的荷载作用下,分析结构的耐火时间是否满足规定的耐火极限要求

5  当设定的结构防火被覆厚度不合适时(过小或过大),调整防火被覆厚度,重复上1~4步骤。


7.2  基本钢构件的抗火承载力验算


7.2.1       高温下轴心受拉钢构件或轴心受压钢构件的强度应按下式验算:

img266                                                                                        (7.2.1)

式中

img267——

火灾下构件的轴向拉力或轴向压力设计值;


img268——

构件的净截面面积;


img269——

高温下钢材的强度折减系数;


img270——

构件的抗力分项系数,近似取img271


img272——

常温下钢材的强度设计值

7.2.2       高温下轴心受压钢构件的稳定性应按下式验算:

img273                                                                                (7.2.2-1)

img274                                                                                                (7.2.2-2)

式中

img275——

火灾时构件的轴向压力设计值;


img276——

构件的毛截面面积;


img277——

高温下轴心受压钢构件的稳定系数;


img278——

高温下轴心受压钢构件的稳定验算参数;对于普通结构钢构件,根据构件长细比和构件温度按7.2.2-1确定,对于耐火钢构件,按7.2.2-2确定;


img279——

常温下轴心受压钢构件的稳定系数,按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017)确定。

7.2.2-1  高温下轴心受压普通结构钢构件的稳定验算参数img280

img281

    

100

150

200

250

300

350

400

450

500

550

600

650

700

750

800

10

1.000

1.000

1.000

0.999

0.999

0.999

0.999

1.000

1.000

1.001

1.001

1.000

1.000

1.000

1.000

50

0.999

0.998

0.997

0.996

0.994

0.994

0.995

0.998

1.002

1.004

1.005

0.998

0.997

1.001

1.000

100

0.992

0.985

0.978

0.968

0.957

0.952

0.963

0.984

1.011

1.036

1.039

0.983

0.978

1.005

1.000

150

0.986

0.976

0.964

0.949

0.931

0.924

0.940

0.973

1.019

1.064

1.069

0.972

0.964

1.008

1.000

200

0.984

0.972

0.958

0.942

0.921

0.914

0.931

0.969

1.022

1.075

1.080

0.968

0.959

1.009

1.000

250

0.983

0.971

0.956

0.938

0.917

0.909

0.928

0.968

1.023

1.080

1.086

0.966

0.957

1.010

1.000

注:温度50及以下时img2821.0,其他温度img283按线性插值确定。

7.2.2-2  高温下轴心受压耐火钢构件的稳定验算参数img284

2020年9月21日 14:15
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