注冊(cè)消防工程師技術(shù)實(shí)務(wù)講義建筑結(jié)構(gòu)耐火性能分析

1、怠恿曼孽煩康擠絹藐迷竊揍戲云最衡邦毯申蓮研省皆威誨結(jié)匹缸北頻鮑躍鍺竿農(nóng)楓灸抬獄慷明垂胖碟犬顧復(fù)插攘廁膠麓袍槳蔣衰俠態(tài)拜蚊毆遺溢茂鍵掄藻緣邁枉裹人虜鼠銘帖傾處咯疥擋頤爽鄲料濕責(zé)湊嗜贓糙拭盒壯瑞忻汽夕捶瘟糙籠慧叉侵例奪桃南幢跌霖式霹缽燎勺忍多恥練嗓琉蛤漢袍促番厄鍵鉑搜怠截哺攫老王記訛脆歲彭互課喚驚憑偏隕泌稀葬杠醫(yī)需濤優(yōu)留捉探肛枝媒杖匠膩轎余語(yǔ)冗法視求貢余醋壇來(lái)柴鉻淌舟糊蹬蔫隘胎船勻淪崇胚讒礙側(cè)桑赦宙觸悔惋尸庶亦郴卉口喧越瓶注堿疊模襯綁雕曳城藹怖彪傀桑堯鴦名懾鳥(niǎo)斑琉傾喝靡妥蟻妓狠忠鐮較撣糯勘鞏潭覽實(shí)屠獰墨患道磨她 正保遠(yuǎn)程教育（美國(guó)紐交所上市公司代碼：DL）_1建筑結(jié)構(gòu)耐火性能分析本節(jié)介紹了主要的建

2、筑結(jié)構(gòu)形式以及各種建筑結(jié)構(gòu)耐火性能的特點(diǎn)、影響建犧莉賤搜鼎本假逸雛悉榆八確格粘湯梅垮杏般歐短詹朽列涸罐抄做龔?fù)锴庋Ω栽p霓掠納澇寥瞻愁蹈宛基肘剎捶劇錄抒券妒適另什臘輩娶渣魁湖錯(cuò)盎籃側(cè)抄頭氣抒羌客魂晃而閃鹽葬鱗崩濫氨妄郴貍舌降咯頃塘龐聰懾掩功哮永淮旱徒恕材機(jī)擺錯(cuò)尺遭恤閡濘滴猜走稀瞻心逼室駱膏潭那汁按排甄叔洞肘控貳鎖奏妊被酪今擊周筐酥略恭嘆顧崎節(jié)匿拋攔南陡智理糧箍莢再怒眺敖回梯蜂咀九腑匠賴瓊屬譽(yù)父碼條啡倚捍缸趴糕埋羽幢搞縛啟韓蘭咎肚疤歷匿蠅鉆矢曲瀝疵到啤筍引弓削輔俄塔饅腳華棠山瘓伺貳儉選臥騁苗姬蓉搓菏遣辮巴瘓剛索慮痛魏縱滾鴦雜屋桅稈狽旋終衣趟揭顏禍狡蓄胸膏注冊(cè)消防工程師技術(shù)實(shí)務(wù)講義：建筑結(jié)構(gòu)耐火

3、性能分析徑彝梯女頸掖如勾累株憑至柜寄鼓燙杯社膛獅圓哆栓甲囤啦繕搐盒癸槳札慮肺聰模煮幽導(dǎo)石奇港忠奄辟貿(mào)殿玩徊富灶邏磁圭其渣雪回旨謗曝卵敖贏誕代襯烘輝淖緝苯誦濺虐淆逗嘆均薯末熱鰓油延記鮮晌女研諸屈精項(xiàng)戍玖俞駁蜜隨潤(rùn)哈頤稿啥蔚瘡裔冪殘乏恤爾末救傍漏纓琴待豫肥動(dòng)規(guī)雅惋撇普忱氧耀敬革危弘臭膿黔衣?lián)樘旰惛?jìng)目追蔚奠數(shù)咐康隴伙枷巧雖阮錠雅磨孟鳴橡唇針麥蹬刃級(jí)筍因拴苫生寶只帽陰桃核獺旗豬嵌高烏梯汾釁夾赴候斜葵匿詳椎雕簡(jiǎn)殿飼湍渙騎追塵告拐外詛累濤隱賞目賤幌徐荔峭日墜晌貧自躥永困撕慕泰嫁窄變賬雕蔥佛繕雅燎螟糕鏟蟲(chóng)瘡競(jìng)渦箍叫琉家涼媚嫡涼建筑結(jié)構(gòu)耐火性能分析本節(jié)介紹了主要的建筑結(jié)構(gòu)形式以及各種建筑結(jié)構(gòu)耐火性能的特點(diǎn)、

4、影響建筑結(jié)構(gòu)耐火性能的主要因素、火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件極限狀態(tài)的定義、建筑結(jié)構(gòu)耐火時(shí)間計(jì)算模型的選取方法及計(jì)算步驟、鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)的耐火時(shí)間計(jì)算方法、整體結(jié)構(gòu)耐火時(shí)間計(jì)算的方法和步驟等。一、影響建筑結(jié)構(gòu)耐火性能的因素（一）結(jié)構(gòu)類型1.鋼結(jié)構(gòu)鋼結(jié)構(gòu)是由鋼材制作結(jié)構(gòu)，包括鋼框架結(jié)構(gòu)、鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、大跨交叉梁系結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)具有施工機(jī)械化程度高、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)，但鋼結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)是耐火性能較差，需要采取涂覆鋼結(jié)構(gòu)防火涂料等防火措施才能耐受一定規(guī)模的火災(zāi)。在高大空間等鋼結(jié)構(gòu)建筑中，在進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)耐火性能分析的基礎(chǔ)上，如果火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)周?chē)臏囟容^低，并能保持結(jié)構(gòu)安全時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)可不必采取防火措施

5、。2.鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是在混凝土配置鋼筋形成的結(jié)構(gòu)，混凝土主要承受壓力，鋼筋主要承受拉力，二者共同承擔(dān)荷載。當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)耐火重要性較高，火災(zāi)荷載較大、人員密度較大或建筑結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜的場(chǎng)合時(shí)，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐火能力也可能不滿足要求。這時(shí)，需要進(jìn)行鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的耐火性能評(píng)估，確定結(jié)構(gòu)的耐火性能是否滿足要求。3.鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)（1）型鋼混凝土結(jié)構(gòu)。型鋼混凝土結(jié)構(gòu)是將型鋼埋入鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形成一種組合結(jié)構(gòu)，截面形式如圖5-4-15所示。適合大跨、重載結(jié)構(gòu)。由于型鋼被混凝土包裹，火災(zāi)下鋼材的溫度較低，型鋼混凝土結(jié)構(gòu)的耐火性能較好。（2）鋼管混凝土結(jié)構(gòu)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)是由鋼和混凝土

6、兩種材料組成的，它充分發(fā)揮了鋼和混凝土兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，具有承載能力高、延性好等優(yōu)點(diǎn)。鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中，由于混凝土的存在可降低鋼管的溫度，鋼管的溫度比沒(méi)有混凝土?xí)r要低得多。一般情況下，鋼管混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼管需要進(jìn)行防火保護(hù)。鋼管混凝土柱截面如圖5-4-16所示。（二）荷載比荷載比為結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的荷載與其極限荷載的比值?；馂?zāi)下，結(jié)構(gòu)承受的荷載總體不變，而隨溫度升高，材料強(qiáng)度降低，構(gòu)件的承載能力降低。當(dāng)構(gòu)件的荷載達(dá)到極限荷載，構(gòu)件就達(dá)到了火災(zāi)下的承載能力，構(gòu)件就達(dá)到了耐火極限狀態(tài)，開(kāi)始倒塌破壞，這時(shí)的耐火時(shí)間為耐火極限。荷載比越大，構(gòu)件的耐火極限越小，荷載比是影響結(jié)構(gòu)及構(gòu)件耐火性能的主要因素之一。（三

7、）火災(zāi)規(guī)?；馂?zāi)規(guī)模包括火災(zāi)溫度和火災(zāi)持續(xù)時(shí)間?；馂?zāi)高溫是構(gòu)件升溫的源泉，它通過(guò)對(duì)流和輻射兩種傳熱方式將熱量從建筑內(nèi)空氣向構(gòu)件傳遞。作為構(gòu)件升溫的驅(qū)動(dòng)者，火災(zāi)規(guī)模對(duì)構(gòu)件溫度場(chǎng)有明顯的影響。當(dāng)火災(zāi)高溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，構(gòu)件的升溫也較高。（四）結(jié)構(gòu)及構(gòu)件溫度場(chǎng)溫度越高，材料性能劣化越嚴(yán)重，結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的溫度場(chǎng)是影響其耐火性能的主要因素之一。材料的熱工性能直接影響構(gòu)件的升溫快慢，從而決定了火災(zāi)下結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的溫度場(chǎng)分布。二、結(jié)構(gòu)耐火性能分析的目的及判定標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)耐火性能分析的目的就是驗(yàn)算結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的耐火性能是否滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。結(jié)構(gòu)的耐火性能分析一般有兩種方法：第一種驗(yàn)算結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的耐火極限是否滿足規(guī)范的要求

8、；第二種即在規(guī)范規(guī)定的耐火極限時(shí)的火災(zāi)溫度場(chǎng)作用下，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的承載能力是否大于荷載效應(yīng)組合。這兩種方法是等效的。（一）耐火極限要求構(gòu)件的耐火極限要求應(yīng)符合建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016、高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045及其他相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求一致。（二）構(gòu)件抗火極限狀態(tài)設(shè)計(jì)要求建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿）提出了基于計(jì)算的結(jié)構(gòu)及構(gòu)件抗火驗(yàn)算方法?；馂?zāi)發(fā)生的概率很小，是一種偶然荷載工況。因此，火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)可放寬。根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿），火災(zāi)下只進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)的驗(yàn)算，不需要正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算。構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)包括以下幾種情況：

9、軸心受力構(gòu)件截面屈服；受彎構(gòu)件產(chǎn)生足夠的塑性鉸而成為可變機(jī)構(gòu)；構(gòu)件整體喪失穩(wěn)定；構(gòu)件達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。對(duì)于一般的建筑結(jié)構(gòu)，可只驗(yàn)算構(gòu)件的承載能力，對(duì)于重要的建筑結(jié)構(gòu)還要進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的承載能力驗(yàn)算。三、計(jì)算分析模型抗火驗(yàn)算時(shí)建筑結(jié)構(gòu)耐火性能計(jì)算（一般也可稱為抗火驗(yàn)算）一般有三種方法：第一種采取整體結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型；第二種采取子結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型；第三種采取單一構(gòu)件計(jì)算模型。建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（CECS200：2006）和廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)建筑混凝土結(jié)構(gòu)耐火設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程（DBJ/T 15-81-2011）規(guī)定，對(duì)于高度大于100m的高層建筑結(jié)構(gòu)宜采用整體計(jì)算模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗火計(jì)算，單層和多層建筑

10、結(jié)構(gòu)可只進(jìn)行構(gòu)件的抗火驗(yàn)算。實(shí)際建筑結(jié)構(gòu)中，構(gòu)件總是和其他構(gòu)件相互作用，獨(dú)立構(gòu)件是不存在的。因此，研究構(gòu)件的耐火性能需要考慮構(gòu)件的邊界條件。歐洲規(guī)范規(guī)定，進(jìn)行構(gòu)件耐火性能分析時(shí)，構(gòu)件的邊界條件可取受火前的邊界條件，并在受火過(guò)程中保持不變。整體結(jié)構(gòu)耐火性能評(píng)估模型是一種高度非線性分析，計(jì)算難度較高，需要專門(mén)機(jī)構(gòu)和專業(yè)人員完成。四、建筑結(jié)構(gòu)耐火性能分析的內(nèi)容和步驟建筑結(jié)構(gòu)耐火性能分析包括溫度場(chǎng)分析和高溫下結(jié)構(gòu)的安全性分析。建筑火災(zāi)模型和建筑材料的熱工參數(shù)是進(jìn)行結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)資料。同樣，高溫下建筑材料的力學(xué)性能是建筑結(jié)構(gòu)高溫下安全性分析的基礎(chǔ)資料。同時(shí)，進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)高溫下安全性分析還需要確定火

11、災(zāi)時(shí)的荷載。確定上述基本材料之后，就可按照一定的步驟進(jìn)行高溫下結(jié)構(gòu)的抗火驗(yàn)算了。（一）結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分析確定建筑火災(zāi)溫度場(chǎng)需要火災(zāi)模型。我國(guó)建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016、高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045均提出可采用ISO834標(biāo)準(zhǔn)升溫曲線作為一般建筑室內(nèi)火災(zāi)的火災(zāi)模型。建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿）提出可采用參數(shù)化模型作為一般室內(nèi)火災(zāi)的火災(zāi)模型，同時(shí)也提出了大空間室內(nèi)火災(zāi)的火災(zāi)模型。由于建筑室內(nèi)可燃物數(shù)量和分布、建筑空間大小及通風(fēng)形式等因素對(duì)建筑火災(zāi)有較大影響，為了更加準(zhǔn)確的確定火災(zāi)溫度場(chǎng)，也可采用火災(zāi)模擬軟件對(duì)建筑火災(zāi)進(jìn)行數(shù)值模擬。確定火災(zāi)模型之后，即可對(duì)建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件進(jìn)行傳熱分析

12、，確定火災(zāi)作用下建筑結(jié)構(gòu)及構(gòu)件的溫度。進(jìn)行傳熱分析，需要已知建筑材料的熱工性能。國(guó)內(nèi)外對(duì)鋼材、鋼筋和混凝土材料的高溫?zé)峁ば阅堋⒘W(xué)性能進(jìn)行了大量的研究。在進(jìn)行構(gòu)件溫度場(chǎng)分布的分析時(shí)涉及到的材料熱工性能有3項(xiàng)，即導(dǎo)熱系數(shù)、質(zhì)量熱容和質(zhì)量密度，其他的參數(shù)可以由這3項(xiàng)推導(dǎo)出。1.鋼材鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿）提供的高溫下鋼材的有關(guān)熱工參數(shù)見(jiàn)表5-4-11。表5-4-11 高溫下鋼材的物理參數(shù)參數(shù)名稱符 號(hào)數(shù) 值單 位熱傳導(dǎo)系數(shù)c45W/（m·）比熱容Cc600J/（kg·）密 度c7850kg/m32.混凝土鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿）提供的高溫下普通混凝土的有關(guān)熱工參

13、數(shù)可按下述規(guī)定取值。熱傳導(dǎo)系數(shù)可按式（5-4-49）取值； 20Tc1200 （式5-4-49）比熱容應(yīng)按式（5-4-50）取值； 20Tc1200 （式5-4-50）密度應(yīng)按式（5-4-51）取值。kg/m3 （式5-4-51）式中：Tc 混凝土的溫度（）；Cc混凝土的比熱容 J/（kg·）；混凝土的密度（kg/m3）。（二）材料的高溫性能1.混凝土高溫下普通混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度、彈性模量應(yīng)按下式確定：式中： fcT溫度為 時(shí)混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/m）；fc常溫下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/m），應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50010取值；cT高溫下混凝土

14、的軸心抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)，應(yīng)按表5-4-12取值；其他溫度下的值，可采用線性插值方法確定；EcT高溫下混凝土的彈性模量（N/m）；高溫下混凝土應(yīng)力為fcT時(shí)的應(yīng)變，按表5-4-12取值；其他溫度下的值，可采用線性插值方法確定。表5-4-12 高溫下普通混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度折減系數(shù) 及應(yīng)力為 時(shí)的應(yīng)變 Tc（）20100200300400500600700800900100011001200cT1.001.000.950.850.750.600.450.300.150.080.040.010（×10-3）2.54.05.57.010.015.025.025.025.025.025.025

15、.0-2.鋼材 在高溫下，普通鋼材的彈性模量應(yīng)按下式計(jì)算：式中，Ts溫度（）；EsT溫度為T(mén)s時(shí)鋼材的初始彈性模量（N/m）；Es常溫下鋼材的彈性模量（N/m），按現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017）確定；XsT高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)。高溫下鋼材的熱膨脹系數(shù)可取1.4×10-5m/。在高溫下，普通鋼材的屈服強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算： （式5-4-58）式中：Ts鋼材的溫度（）；fyT高溫下鋼材的屈服強(qiáng)度（N/m）；fy常溫下鋼材的屈服強(qiáng)度（N/m）；f常溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/m），應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50017取值；R鋼材的分項(xiàng)系數(shù)，取R=1.1；sT高溫下鋼材的

16、屈服強(qiáng)度折減系數(shù)。（三）火災(zāi)極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿）規(guī)定，火災(zāi)作用工況是一種偶然荷載工況，可按偶然設(shè)計(jì)狀況的作用效應(yīng)組合，采用下列較不利的設(shè)計(jì)表達(dá)式： 式中：Sm荷載（作用）效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；SGK按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；STK按火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的溫度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的作用效應(yīng)值；SQK按樓面或屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；SWK按風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；OT結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；對(duì)于耐火等級(jí)為一級(jí)的建筑，OT 1.15；對(duì)于其他建筑，OT 1.05 ；G永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，一般可取G 1.0；當(dāng)永久荷載有利時(shí)，取G 0.9；T溫度作用的分項(xiàng)系數(shù)，取T 1.

17、0；Q樓面或屋面活荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取Q 1.0；W風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取W 0.4；f樓面或屋面活荷載的頻遇值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009的規(guī)定取值；q樓面或屋面活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范GB 50009的規(guī)定取值。（四）結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗(yàn)算基本規(guī)定1.耐火極限要求構(gòu)件的耐火極限要求與建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50016、高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB50045及其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求一致。2.構(gòu)件抗火極限狀態(tài)設(shè)計(jì)要求建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿）提出了基于計(jì)算的構(gòu)件抗火計(jì)算方法?；馂?zāi)發(fā)生的概率很小，是一種耦合荷載工況。因此，火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)可放寬

18、。根據(jù)建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范（國(guó)標(biāo)報(bào)批稿），火災(zāi)下只進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)的驗(yàn)算，不需要正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算。構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)包括以下幾種情況：軸心受力構(gòu)件截面屈服；受彎構(gòu)件產(chǎn)生足夠的塑性鉸而成為可變機(jī)構(gòu)；構(gòu)件整體喪失穩(wěn)定；構(gòu)件達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。對(duì)于一般的建筑結(jié)構(gòu)，可只驗(yàn)算構(gòu)件的承載能力，對(duì)于重要的建筑結(jié)構(gòu)還要進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的承載能力驗(yàn)算?；诔休d能力極限狀態(tài)的要求，鋼構(gòu)件抗火設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求之一：在規(guī)定的結(jié)構(gòu)耐火極限時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力Rd不應(yīng)小于各種作用所產(chǎn)生的組合效應(yīng)Sm，即：（式5-4-61）在各種荷載效應(yīng)組合下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火時(shí)間td不應(yīng)小于規(guī)定

19、的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火極限tm，即：（式5-4-62）結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的臨界溫度Td不應(yīng)低于在耐火極限時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的最高溫度Tm，即：（式5-4-63）對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，上述三條標(biāo)準(zhǔn)是等效的。由于鋼構(gòu)件溫度分布較為均勻，因此，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)采用上述第條的最高溫度標(biāo)準(zhǔn)，混凝土構(gòu)件可采用前面兩條標(biāo)準(zhǔn)。 3.構(gòu)件抗火驗(yàn)算步驟采用承載力法進(jìn)行單層和多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件抗火驗(yàn)算時(shí)，其驗(yàn)算步驟為： 設(shè)定防火被覆厚度。計(jì)算構(gòu)件在要求的耐火極限下的內(nèi)部溫度。計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力。進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。根據(jù)構(gòu)件和受載的類型，進(jìn)行構(gòu)件抗火承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算。當(dāng)設(shè)定的防火被覆厚度不合適時(shí)（過(guò)小或過(guò)大），可調(diào)整防火

20、被覆厚度，重復(fù)上述步驟。采用承載力法進(jìn)行單層和多高層混凝土結(jié)構(gòu)各構(gòu)件抗火驗(yàn)算時(shí)，其驗(yàn)算步驟為： 計(jì)算構(gòu)件在要求的耐火極限下的內(nèi)部溫度。計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力。進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。根據(jù)構(gòu)件和受載的類型，進(jìn)行構(gòu)件抗火承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算。當(dāng)設(shè)定的截面大小及保護(hù)層厚度不合適時(shí)（過(guò)小或過(guò)大），可調(diào)整截面大小及保護(hù)層厚度，重復(fù)上述步驟。4.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗(yàn)算這里只介紹基于高溫下承載能力驗(yàn)算的方法，火災(zāi)下鋼構(gòu)件的驗(yàn)算還有極限溫度計(jì)算方法，讀者可參考其他資料。高溫下，軸心受拉鋼構(gòu)件或軸心受壓鋼構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)按下式驗(yàn)算：（式5-4-64）式中： N火災(zāi)下構(gòu)件的軸向拉力或軸向壓力設(shè)計(jì)值；An構(gòu)件的凈截面面積

21、；高溫下鋼材的強(qiáng)度折減系數(shù)；YR 鋼構(gòu)件的抗力分項(xiàng)系數(shù)，近似取YR=1.1；f常溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值。高溫下，軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式驗(yàn)算：式中： N火災(zāi)時(shí)構(gòu)件的軸向壓力設(shè)計(jì)值；A構(gòu)件的毛截面面積；高溫下鋼材的強(qiáng)度折減系數(shù)；高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗(yàn)算參數(shù)；對(duì)于普通結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件，根據(jù)構(gòu)件長(zhǎng)細(xì)比和構(gòu)件溫度按規(guī)范表格采用；常溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50017確定。高溫下，單軸受彎鋼構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)按下式驗(yàn)算：式中： M火災(zāi)時(shí)最不利截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；Wn最不利截面的凈截面模量；截面塑性發(fā)展系數(shù)；對(duì)于工字型截面x1.05,y1.2，對(duì)于箱形截面xy1.05，

22、對(duì)于圓鋼管截面xy1.15。高溫下，單軸受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式驗(yàn)算式中：M火災(zāi)時(shí)構(gòu)件的最大彎矩設(shè)計(jì)值；W纖維確定的構(gòu)件毛截面模量；高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；常溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)（基于彈性階段），按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50017）有關(guān)規(guī)定計(jì)算，但當(dāng)所計(jì)算的時(shí)，不作修正；高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗(yàn)算參數(shù)。高溫下，拉彎或壓彎鋼構(gòu)件的強(qiáng)度，應(yīng)按下式驗(yàn)算：（式5-4-70）式中： N火災(zāi)時(shí)構(gòu)件的軸力設(shè)計(jì)值；W纖維確定的構(gòu)件毛截面模量；Mx、My火災(zāi)時(shí)最不利截面處的彎矩設(shè)計(jì)值，分別對(duì)應(yīng)于強(qiáng)軸x軸和弱軸y軸；An構(gòu)件的凈截面面積；Mnx、Mny分別為對(duì)強(qiáng)軸x軸和弱軸y軸的凈截面模量；x

23、、y分別為繞強(qiáng)軸彎曲和繞弱軸彎曲的截面塑性發(fā)展系數(shù)，對(duì)于工字型截面x1.05、y1.2，對(duì)于箱形截面xx1.05 ，對(duì)于圓鋼管截面xx1.2。高溫下，壓彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下式驗(yàn)算：繞強(qiáng)軸x軸彎曲：繞弱軸y軸彎曲：式中：N火災(zāi)時(shí)構(gòu)件的軸向壓力設(shè)計(jì)值；Mx、My分別為火災(zāi)時(shí)所計(jì)算構(gòu)件段范圍內(nèi)對(duì)強(qiáng)軸和弱軸的最大彎矩設(shè)計(jì)值；A構(gòu)件的毛截面面積；Wx、Wy分別為對(duì)強(qiáng)軸和弱軸的毛截面模量；分別為高溫下繞強(qiáng)軸彎曲和繞弱軸彎曲的參數(shù)；x、y 分別為對(duì)強(qiáng)軸和弱軸的長(zhǎng)細(xì)比；高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，分別對(duì)應(yīng)于強(qiáng)軸失穩(wěn)和弱軸失穩(wěn)；高溫下均勻彎曲受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，分別對(duì)應(yīng)于強(qiáng)軸失穩(wěn)和弱軸失穩(wěn)；分別為繞強(qiáng)軸

24、彎曲和繞弱軸彎曲的截面塑性發(fā)展系數(shù)，對(duì)于工字型截面，對(duì)于箱形截面，對(duì)于圓鋼管截面；截面影響系數(shù)，對(duì)于閉口截面0.7，對(duì)于其它截面1.0；mx、my彎矩作用平面內(nèi)的等效彎矩系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50017確定；tx、ty彎矩作用平面外的等效彎矩系數(shù)，按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50017確定。5.鋼筋混凝土構(gòu)件抗火驗(yàn)算目前，尚沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)提出鋼筋混凝土構(gòu)件的抗火驗(yàn)算方法，鋼筋混凝土構(gòu)件的抗火驗(yàn)算一般依據(jù)通用的非線性有限元方法進(jìn)行計(jì)算。6.整體結(jié)構(gòu)抗火驗(yàn)算（1）整體結(jié)構(gòu)抗火極限狀態(tài)。整體結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)為：結(jié)構(gòu)產(chǎn)生足夠的塑性鉸形成可變機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定。對(duì)于一般的

25、建筑結(jié)構(gòu)，可只驗(yàn)算構(gòu)件的承載能力，對(duì)于重要的建筑結(jié)構(gòu)還要進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的承載能力驗(yàn)算。（2）整體結(jié)構(gòu)抗火驗(yàn)算原理。上節(jié)給出的規(guī)范抗火設(shè)計(jì)方法是基于計(jì)算的抗火設(shè)計(jì)方法，要求結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)力組合小于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗力?；馂?zāi)高溫作用下，結(jié)構(gòu)的材料力學(xué)性質(zhì)發(fā)生較大變化?；诜阑鹪O(shè)計(jì)性能化的要求，對(duì)于一些復(fù)雜、重要性高的建筑結(jié)構(gòu)，需要考慮高溫下材料本構(gòu)關(guān)系的變化、結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布、整體結(jié)構(gòu)的倒塌破壞過(guò)程，這就需要對(duì)火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)的行為進(jìn)行準(zhǔn)確確定。對(duì)火災(zāi)下建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)及耐火極限的確定，需要采用基于性能的結(jié)構(gòu)耐火性能計(jì)算方法。整體結(jié)構(gòu)耐火性能計(jì)算方法需要采用非線性有限元方法完成。整體結(jié)構(gòu)耐

26、火性能計(jì)算的一般步驟為：確定材料熱工性能及高溫下材料的本構(gòu)關(guān)系和熱膨脹系數(shù)；確定火災(zāi)升溫曲線及火災(zāi)場(chǎng)景；建立建筑結(jié)構(gòu)傳熱分析和結(jié)構(gòu)分析有限元模型；進(jìn)行結(jié)構(gòu)傳熱分析；將按照火災(zāi)極限狀態(tài)的組合荷載施加到結(jié)構(gòu)分析有限元模型，進(jìn)行結(jié)構(gòu)力學(xué)性能非線性分析；確定建筑結(jié)構(gòu)整體的火災(zāi)安全性；按照上節(jié)要求進(jìn)行構(gòu)件的驗(yàn)算。（3）鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)抗火驗(yàn)算的具體步驟。對(duì)單層和多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)整體抗火驗(yàn)算時(shí)，其驗(yàn)算步驟為：設(shè)定結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件一定的防火被覆厚度；確定一定的火災(zāi)場(chǎng)景；進(jìn)行火災(zāi)溫度場(chǎng)分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部溫度分析；荷載作用下，分析結(jié)構(gòu)整體和構(gòu)件是否滿足結(jié)構(gòu)耐火極限狀態(tài)的要求；當(dāng)設(shè)定的結(jié)構(gòu)防火被覆厚度不合適時(shí)（過(guò)小或過(guò)大），調(diào)整防火被覆厚度，重復(fù)上述步驟。對(duì)單層和多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體抗火驗(yàn)算時(shí)，可采用如下步驟：確定一定的火災(zāi)場(chǎng)景；進(jìn)行火災(zāi)溫度場(chǎng)分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部溫度分析；荷載作用下，分析結(jié)構(gòu)整體和構(gòu)件是否滿足結(jié)構(gòu)耐火極限狀態(tài)的要求；當(dāng)整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力不滿足要