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鋼結構設計:建筑鋼結構的防火設計規范

發布時間:2022-12-07人氣:27

一、建筑鋼結構的防火要求

1、 鋼結構構件的設計耐火極限應根據建筑的耐火等級,按現行國家標準《建筑設計防火規范》GB 50016的規定確定。柱間支撐的設計耐火極限應與柱相同,樓蓋支撐的設計耐火極限應與梁相同,屋蓋支撐和系桿的設計耐火極限應與屋頂承重構件相同。

2 、鋼結構構件的耐火極限經驗算低于設計耐火極限時,應采取防火保護措施。

3 、鋼結構節點的防火保護應與被連接構件中防火保護要求Z高者相同。

4 、鋼結構的防火設計文件應注明建筑的耐火等級、構件的設計耐火極限、構件的防火保護措施、防火材料的性能要求及設計指標。

5 、當施工所用防火保護材料的等效熱傳導系數與設計文件要求不一致時,應根據防火保護層的等效熱阻相等的原則確定保護層的施用厚度,并應經設計單位認可。對于非膨脹型鋼結構防火涂料、防火板,可按本規范附錄A確定防火保護層的施用厚度;對于膨脹型防火涂料,可根據涂層的等效熱阻直接確定其施用厚度。

二、建筑鋼結構的防火設計

1 、鋼結構應按結構耐火承載力極限狀態進行耐火驗算與防火設計。

2 、鋼結構耐火承載力極限狀態的Z不利荷載(作用)效應組合設計值,應考慮火災時結構上可能同時出現的荷載(作用),且應按下列組合值中的Z不利值確定:

Sm=γ0T(γGSGk+STk+фfSQk) (3.2.2-1)

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

式中:Sm——荷載(作用)效應組合的設計值;

SGk——按永久荷載標準值計算的荷載效應值;

STk——按火災下結構的溫度標準值計算的作用效應值;

SQk——按樓面或屋面活荷載標準值計算的荷載效應值;

SWk——按風荷載標準值計算的荷載效應值;

360截圖20221207104050846.jpg

γ0T——結構重要性系數;對于耐火等級為一級的建筑,γ0T=1.1;對于其他建筑,γ0T=1.0;

γG——永久荷載的分項系數,一般可取γG=1.0;當永久荷載有利時,取γG=0.9;

фw——風荷載的頻遇值系數,取фw=0.4;

фf——樓面或屋面活荷載的頻遇值系數,應按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB 50009的規定取值;

фq——樓面或屋面活荷載的準永久值系數,應按現行國家標準《建筑結構荷載規范》GB 50009的規定取值。

3 、鋼結構的防火設計應根據結構的重要性、結構類型和荷載特征等選用基于整體結構耐火驗算或基于構件耐火驗算的防火設計方法,并應符合下列規定:

1 )跨度不小于60m的大跨度鋼結構,宜采用基于整體結構耐火驗算的防火設計方法;

2 )預應力鋼結構和跨度不小于120m的大跨度建筑中的鋼結構,應采用基于整體結構耐火驗算的防火設計方法。

4 、基于整體結構耐火驗算的鋼結構防火設計方法應符合下列規定:

1 )各防火分區應分別作為一個火災工況并選用Z不利火災場景進行驗算;

2 )應考慮結構的熱膨脹效應、結構材料性能受高溫作用的影響,必要時,還應考慮結構幾何非線性的影響。

5 、基于構件耐火驗算的鋼結構防火設計方法應符合下列規定:

1 )計算火災下構件的組合效應時,對于受彎構件、拉彎構件和壓彎構件等以彎曲變形為主的構件,可不考慮熱膨脹效應,且火災下構件的邊界約束和在外荷載作用下產生的內力可采用常溫下的邊界約束和內力,計算構件在火災下的組合效應;對于軸心受拉、軸心受壓等以軸向變形為主的構件,應考慮熱膨脹效應對內力的影響。

2 )計算火災下構件的承載力時,構件溫度應取其截面的Z高平均溫度,并應采用結構材料在相應溫度下的強度與彈性模量。

6 |鋼結構構件的耐火驗算和防火設計,可采用耐火極限法、承載力法或臨界溫度法,且應符合下列規定:

1 )耐火極限法。在設計荷載作用下,火災下鋼結構構件的實際耐火極限不應小于其設計耐火極限,并應按下式進行驗算。其中,構件的實際耐火極限可按現行國家標準《建筑構件耐火試驗方法 第1部分:通用要求》GB/T 9978.1、《建筑構件耐火試驗方法 第5部分:承重水平分隔構件的特殊要求》GB/T 9978.5、《建筑構件耐火試驗方法 第6部分:梁的特殊要求》GB/T 9978.6、《建筑構件耐火試驗方法 第7部分:柱的特殊要求》GB/T 9978.7通過試驗測定,或按本規范有關規定計算確定。

tm≥td (3.2.6-1)

2 )承載力法。在設計耐火極限時間內,火災下鋼結構構件的承載力設計值不應小于其Z不利的荷載(作用)組合效應設計值,并應按下式進行驗算。

Rd≥Sm (3.2.6-2)

3 )臨界溫度法。在設計耐火極限時間內,火災下鋼結構構件的Z高溫度不應高于其臨界溫度,并應按下式進行驗算。

Td≥Tm (3.2.6-3)

式中:tm——火災下鋼結構構件的實際耐火極限;

td——鋼結構構件的設計耐火極限,應按本規范第3.1.1條規定確定;

Sm——荷載(作用)效應組合的設計值,應按本規范第3.2.2條的規定確定;

Rd——結構構件抗力的設計值,應根據本規范第7章、第8章的規定確定;

Tm——在設計耐火極限時間內構件的Z高溫度,應根據本規范第6章的規定確定;

Td——構件的臨界溫度,應根據本規范第7章、第8章的規定確定。

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