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钢结构设计:建筑钢结构的防火设计规范

发布时间:2022-12-07人气:88

一、建筑钢结构的防火要求

1、 钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级,按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 50016的规定确定。柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同,楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同,屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。

2 、钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时,应采取防火保护措施。

3 、钢结构节点的防火保护应与被连接构件中防火保护要求Z高者相同。

4 、钢结构的防火设计文件应注明建筑的耐火等级、构件的设计耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。

5 、当施工所用防火保护材料的等效热传导系数与设计文件要求不一致时,应根据防火保护层的等效热阻相等的原则确定保护层的施用厚度,并应经设计单位认可。对于非膨胀型钢结构防火涂料、防火板,可按本规范附录A确定防火保护层的施用厚度;对于膨胀型防火涂料,可根据涂层的等效热阻直接确定其施用厚度。

二、建筑钢结构的防火设计

1 、钢结构应按结构耐火承载力极限状态进行耐火验算与防火设计。

2 、钢结构耐火承载力极限状态的Z不利荷载(作用)效应组合设计值,应考虑火灾时结构上可能同时出现的荷载(作用),且应按下列组合值中的Z不利值确定:

Sm=γ0T(γGSGk+STk+фfSQk) (3.2.2-1)

Sm=γ0T(γGSGk+STk+фqSQk+фwSWk) (3.2.2-2)

式中:Sm——荷载(作用)效应组合的设计值;

SGk——按永久荷载标准值计算的荷载效应值;

STk——按火灾下结构的温度标准值计算的作用效应值;

SQk——按楼面或屋面活荷载标准值计算的荷载效应值;

SWk——按风荷载标准值计算的荷载效应值;

360截图20221207104050846.jpg

γ0T——结构重要性系数;对于耐火等级为一级的建筑,γ0T=1.1;对于其他建筑,γ0T=1.0;

γG——永久荷载的分项系数,一般可取γG=1.0;当永久荷载有利时,取γG=0.9;

фw——风荷载的频遇值系数,取фw=0.4;

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

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

3 、钢结构的防火设计应根据结构的重要性、结构类型和荷载特征等选用基于整体结构耐火验算或基于构件耐火验算的防火设计方法,并应符合下列规定:

1 )跨度不小于60m的大跨度钢结构,宜采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法;

2 )预应力钢结构和跨度不小于120m的大跨度建筑中的钢结构,应采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法。

4 、基于整体结构耐火验算的钢结构防火设计方法应符合下列规定:

1 )各防火分区应分别作为一个火灾工况并选用Z不利火灾场景进行验算;

2 )应考虑结构的热膨胀效应、结构材料性能受高温作用的影响,必要时,还应考虑结构几何非线性的影响。

5 、基于构件耐火验算的钢结构防火设计方法应符合下列规定:

1 )计算火灾下构件的组合效应时,对于受弯构件、拉弯构件和压弯构件等以弯曲变形为主的构件,可不考虑热膨胀效应,且火灾下构件的边界约束和在外荷载作用下产生的内力可采用常温下的边界约束和内力,计算构件在火灾下的组合效应;对于轴心受拉、轴心受压等以轴向变形为主的构件,应考虑热膨胀效应对内力的影响。

2 )计算火灾下构件的承载力时,构件温度应取其截面的Z高平均温度,并应采用结构材料在相应温度下的强度与弹性模量。

6 |钢结构构件的耐火验算和防火设计,可采用耐火极限法、承载力法或临界温度法,且应符合下列规定:

1 )耐火极限法。在设计荷载作用下,火灾下钢结构构件的实际耐火极限不应小于其设计耐火极限,并应按下式进行验算。其中,构件的实际耐火极限可按现行国家标准《建筑构件耐火试验方法 第1部分:通用要求》GB/T 9978.1、《建筑构件耐火试验方法 第5部分:承重水平分隔构件的特殊要求》GB/T 9978.5、《建筑构件耐火试验方法 第6部分:梁的特殊要求》GB/T 9978.6、《建筑构件耐火试验方法 第7部分:柱的特殊要求》GB/T 9978.7通过试验测定,或按本规范有关规定计算确定。

tm≥td (3.2.6-1)

2 )承载力法。在设计耐火极限时间内,火灾下钢结构构件的承载力设计值不应小于其Z不利的荷载(作用)组合效应设计值,并应按下式进行验算。

Rd≥Sm (3.2.6-2)

3 )临界温度法。在设计耐火极限时间内,火灾下钢结构构件的Z高温度不应高于其临界温度,并应按下式进行验算。

Td≥Tm (3.2.6-3)

式中:tm——火灾下钢结构构件的实际耐火极限;

td——钢结构构件的设计耐火极限,应按本规范第3.1.1条规定确定;

Sm——荷载(作用)效应组合的设计值,应按本规范第3.2.2条的规定确定;

Rd——结构构件抗力的设计值,应根据本规范第7章、第8章的规定确定;

Tm——在设计耐火极限时间内构件的Z高温度,应根据本规范第6章的规定确定;

Td——构件的临界温度,应根据本规范第7章、第8章的规定确定。

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