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7.2 臨界溫度法

Ⅰ 基本鋼構件的臨界溫度

7.2.1 軸心受拉鋼構件的臨界溫度Td應根據截面強度荷載比R按表7.2.1確定,R應按下式計算:

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式中:N——火災下鋼構件的軸拉力設計值;

   An——鋼構件的凈截面面積;

   f——常溫下鋼材的強度設計值。

表7.2.1 按截面強度荷載比R確定的鋼構件的臨界溫度Td(℃)

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7.2.2 軸心受壓鋼構件的臨界溫度Td,應取臨界溫度imgimg中的較小者。臨界溫度img應根據截面強度荷載比R按本規范第7.2.1條表7.2.1確定,R應按式(7.2.2-1)計算;臨界溫度img應根據構件穩定荷載比R′和構件長細比λ按表7.2.2確定,R′應按下列公式計算:

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式中:N——火災下鋼構件的軸壓力設計值;

   A——鋼構件的毛截面面積;

   φ——常溫下軸心受壓鋼構件的穩定系數。

表7.2.2 根據穩定荷載比R′確定的軸心受壓鋼構件的臨界溫度img(℃)

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注:表中λ為構件的長細比,fy為常溫下鋼材強度標準值。

7.2.3 單軸受彎鋼構件的臨界溫度Td應取下列臨界溫度imgimg中的較小者:

1 臨界溫度img應根據截面強度荷載比R按本規范第7.2.1條表7.2.1確定,R應按下式計算:

img

式中:M——火災下鋼構件最不利截面處的彎矩設計值;

   Wn——鋼構件最不利截面的凈截面模量;

   γ——截面塑性發展系數。

2 臨界溫度img應根據構件穩定荷載比R′和常溫下受彎構件的穩定系數φb按表7.2.3確定imgR′應按下式計算:

img

式中:M——火災下鋼構件的最大彎矩設計值;

   W——鋼構件的毛截面模量;

   φb——常溫下受彎鋼構件的穩定系數,應根據現行國家標準《鋼結構設計規范》GB 50017的規定計算。

表7.2.3 根據構件穩定荷載比R′確定的受彎鋼構件的臨界溫度img(℃)

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7.2.4 拉彎鋼構件的臨界溫度Td,應根據截面強度荷載比R按本規范第7.2.1條表7.2.1確定,R應按下式計算:

img

式中:N——火災下鋼構件的軸拉力設計值;

   MxMy——火災下鋼構件最不利截面處對應于強軸和弱軸的彎矩設計值;

   An——鋼構件最不利截面的凈截面面積;

   WnxWny——對強軸和弱軸的凈截面模量;

   γxγy——繞強軸和繞弱軸彎曲的截面塑性發展系數。

7.2.5 壓彎鋼構件的臨界溫度Td應取下列臨界溫度imgimgimg中的最小者:

1 臨界溫度img應根據截面強度荷載比R按表7.2.1確定,R應按下式計算:

img

式中:N——火災下鋼構件的軸壓力設計值。

2 臨界溫度img應根據繞強軸x軸彎曲的構件穩定荷載比img和長細比λx分別按表7.2.5-1和表7.2.5-2確定,img應按下列公式計算:

img

式中:MxMy——火災下所計算構件段范圍內對強軸和弱軸的最大彎矩設計值;

   WxWy——對強軸和弱軸的毛截面模量;

   img——繞強軸彎曲的參數;

   Es——常溫下鋼材的彈性模量;

   λx——對強軸的長細比;

   φx——常溫下軸心受壓構件對強軸失穩的穩定系數;

   φby——常溫下均勻彎曲受彎構件對弱軸失穩的穩定系數,應按現行國家標準《鋼結構設計規范》GB 50017的規定計算;

   γx——繞強軸彎曲的截面塑性發展系數;

   η——截面影響系數,對于閉口截面,η=0.7;對于其他截面,η=1.0;

   βmx——彎矩作用平面內的等效彎矩系數,應按本規范第7.1.6條的規定計算;

   βty——彎矩作用平面外的等效彎矩系數,應按本規范第7.1.6條的規定計算。

3 臨界溫度img應根據繞強軸y軸彎曲的構件穩定荷載比img和長細比λy分別按表7.2.5-1和表7.2.5-2確定,img應按下列公式計算。

img

式中:img——繞強軸彎曲的參數;

   λy——鋼構件對弱軸的長細比;

   φy——常溫下軸心受壓構件對弱軸失穩的穩定系數;

   φbx——常溫下均勻彎曲受彎構件對強軸失穩的穩定系數,應按現行國家標準《鋼結構設計規范》GB 50017的規定計算;

   γy——繞弱軸彎曲的截面塑性發展系數。

表7.2.5-1 壓彎結構鋼構件按穩定荷載比img(或img)確定的臨界溫度img(或img)(℃)

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表7.2.5-2 壓彎耐火鋼構件按穩定荷載比img(或img)確定的臨界溫度img(或img)(℃)

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Ⅱ 鋼框架梁、柱的臨界溫度

7.2.6 受樓板側向約束的鋼框架梁的臨界溫度Td可根據截面強度荷載比R按本規范第7.2.1條表7.2.1確定,R應按下式計算:

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式中:M——鋼框架梁上荷載產生的最大彎矩設計值,不考慮溫度內力;

   Wp——鋼框架梁截面的塑性截面模量。

7.2.7 鋼框架柱的臨界溫度Td可根據穩定荷載比R′按本規范第7.2.2條表7.2.2確定,R′應按下式計算:

img

式中:N——火災時鋼框架柱所受的軸壓力設計值;

   A——鋼框架柱的毛截面面積;

   φ——常溫下軸心受壓構件的穩定系數。

Ⅲ 防火保護層的設計厚度

7.2.8 鋼構件采用輕質防火保護層時,防火保護層的設計厚度可根據鋼構件的臨界溫度按下列規定確定:

1 對于膨脹型防火涂料,防火保護層的設計厚度宜根據防火保護材料的等效熱阻經計算確定。等效熱阻可根據臨界溫度按下式計算:

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2 對于非膨脹型防火涂料、防火板,防火保護層的設計厚度宜根據防火保護材料的等效熱傳導系數按式(7.2.8-2)計算確定。

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式中:Ri——防火保護層的等效熱阻(m2·℃/W);

   Td——鋼構件的臨界溫度(℃);

   Ts0——鋼構件的初始溫度(℃),可取20℃;

   tm——鋼構件的設計耐火極限(s);當火災熱煙氣的溫度不按標準火災升溫曲線確定時,應取等效曝火時間;

   Fi/V——有防火保護鋼構件的截面形狀系數(m-1);

   di——防火保護層的設計厚度(m);

   λi——防火保護材料的等效熱傳導系數[W/(m·℃)]。

7.2.9 鋼構件采用非輕質防火保護層時,防火保護層的設計厚度應按本規范第6.2.2條的規定經計算確定。

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