7.1 抗火设计步骤

7.1 抗火设计步骤

7.1.1 钢结构构件抗火设计可采用第7.1.2 或7.1.3 条规定的步骤进行。
7.1.2 钢结构构件抗火设计方法一的步骤为:
    1 按第6.5.1 条进行荷载效应组合。
    2 根据构件和荷载类型,按第7.4 和7.5 节有关条文,确定构件的临界温度Td。
    3 当保护材料为膨胀型时,保护层厚度可按试验方法确定。当保护材料为非膨胀时,可按下述方法计算所需防火被覆厚度:
    1)由给定的临界温度Td、耐火极限(标准升温时间t或等效曝火时间te),按附录G查表确定构件单位长度综合传热系数B。
    2)由下式计算保护层厚度:

计算保护层厚度 
    3)当k≤0.01或不便确定时,可编于安全地按下式计算保护层厚度:
当k≤0.01或不便确定时按下式计算保护层厚度 
    4)当防火保护材料的平衡含水率P较大(延迟时间大于5min),可先按式(7.1.2-1)求出初定厚度d′I,然后按下式估计延迟时间:
按下式估计延迟时间 
    以(t--tv)代表t 重新按附录G 查表确定构件单位长度综合传热系数B 值,再根据式(7.1.2-1 )求得最后厚度。
    如果防火保护材料的等效导热系数根据附录A 确定,则无需考虑防火被覆中水分引起的延迟时间。
    以上各式中符号意义同第6.3 节。
7.1.3 钢结构构件抗火设计方法二的步骤为:
    1 设定一定的防火被覆厚度。
    2 按第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 按第4.1 节有关条文确定高温下钢材的参数,按第6.4 节有关条文计算结构构件在外荷载和温度作用下的内力。
    4 按第5.2 节规定进行结构分析(含温度效应分析),并按第6.5 节进行荷载效应组合。
    5 根据构件和受载的类型,按第7.2 和7.3 节有关条文进行构件耐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,重复上述1~5 步聚。
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 在第6.5.1 条规定的荷载作用下,分析结构是否满足第5.1.3 条的要求。
    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,重复上述 1~4 步骤。



条文说明
7.1 抗火设计步骤
7.1.1 本节推荐了两种钢结构构件抗火设计方法,这两种方法实质上是等效的。方法一(7.1.2)实质上是按第5.1.3 条第三款的设计要求进行钢结构抗火设计,方法二(7.1.3)实质上是按第5.1.3 条第一款的设计要求进行钢结构杭火设计。在工程应用中,方法一比方法二简单,但方法一难以反映温度内力对钢构件临界温度的影响(需反复迭代)。因此,当钢构件在火灾中的温度内力占荷载组合效应的比例较小可近似忽略时,宜采用方法一进行抗火设计,较为简便;而当构件中温度内力占荷载组合效应的比例较大时,宜采用方法二进行抗火设计,较为直观。
7.1.2 在方法一中按式(6.3.1)计算钢构件温度时,必须使用计算机。为方便使用,对式(6.3.1) 进行计算机迭代计算,将计算结果列表于附录G ,设计中可直接查用。当根据临界温度和耐火时间要求查附录G 得出综合传热系数B 后,从式(6.3.2-3)解出保护层厚度di 即得式(7.1.2-1) .由于目前防火材料厂家未提供保护材料的ci和ρi,式(7.1.2-1) 中k 值往往不便确定。当k 值不便确定,或保护材料的吸热能力较小(ci和 ρi较小)时,可忽略其影响(偏于安全),令
    即得式(7.1.2-2)。
    当所选保护材料含有较大水分时,温度上升到100 ℃ 水分蒸发,吸收的热量大部分用于蒸发水分,而保护材料的温度基本不升高。当水分蒸发完后,保护材料温度重新上升。此后,升温曲线与干材料相似,但需看滞后时间tv。滞后时间tv 即水分蒸发所占用的时间,根据ECCS 试验结果给出式(7.1.2-3)。详细内容请参见屈立军等著《 建筑结构耐火设计》 (中国建材工业出版社,1995 年). 
7.1.3、7.1.4 实质上是按5.1.3 条第一款的设计要求进行钢结构构件和钢结构整体抗火设计。

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