2014钢结构规范 培训资料--钢规防火ppt课件

,术应用研讨会用研讨会,钢结构：理论、试验、计算、案例规范（钢结构设计规范GB50017-201X钢规防火）王立军,1,钢结构设计规范（GB50017201X）3钢结构防火要求,钢结构防火要求3.01单、多层建筑和高层建筑中的各类钢构件、组合构件等的耐火极限不应低于建筑设计防火规范（GB50016）和高层建筑设计防火规范（GB50045）中的相关规定。其中，柱间支撑的耐火极限要求可参照柱的规定，楼面支撑的耐火极限要求可参照楼板的规定，屋面支撑和系杆的耐火极限要求可参照屋顶承重构件的规定。各类钢构件和组合构件自身的耐火时间低于规定的耐火极限要求时，应采取外包覆不燃烧体或其他防火隔热的措施。,2,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,4材料特性4.1钢材4.1.1在高温下，钢材的有关物理参数应按表4.1.1采用。表4.1.1高温下钢材的物理参数,(4.1.2-1),3,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,4.1.2在高温下，普通钢材的弹性模量应按下式计算：,(4.1.2-1),4,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),4.1.3在高温下，普通钢材的屈服强度应按下式计算：,(4.1.3-1),(4.1.3-2),5,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4.2混凝土4.2.1在高温下，普通混凝土的有关物理参数按下列规定采用：1热传导系数1)硅质骨料混凝土：,2)钙质骨料混凝土：,2比热容:,6,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4.2.2在高温下，普通混凝土的初始弹性模量应按下式计算：,4.2.3在高温下，混凝土的抗压强度应按下式计算：,表4.2.3高温下混凝土强度折减系数,7,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4.3防火涂料4.3.1当钢结构采用防火涂料保护时，可采用膨胀型或非膨胀型防火涂料。4.3.2钢结构防火涂料的技术性能除应符合现行国家标准钢结构防火涂料（GB14907）的规定外，还应符合下列要求：1非膨胀型防火涂料生产厂家应在产品说明书中给出非膨胀型防火涂料的等效热传导系数、比热容和密度参数,8,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),2膨胀型防火涂料生产厂家应在产品说明书中给出表4.3.2所示形式的膨胀型防火涂料的等效热阻。,表4.3.2膨胀型防火涂料的热阻,（m2/W）,9,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4.4防火板当钢结构采用防火板保护时，可采用低密度防火板、中密度防火板和高密度防火板。防火板材应符合下列要求：1应为不燃性材料；2受火时不炸裂，不产生穿透裂纹；3生产厂家应提供产品的等效热传导系数、密度和比热容等参数。,10,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4.5其它防火隔热材料4.5.1钢结构也可采用粘土砖、C20混凝土或金属网抹M5砂浆等其他隔热材料作为防火保护层。4.5.2当采用其它防火隔热材料作为钢结构的防火保护层时，生产厂家除应提供强度和耐候性参数外，尚应提供等效热传导系数、密度和比热容等参数。,11,钢结构设计规范（GB50017201X）4材料特性,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4.5其它防火隔热材料4.5.1钢结构也可采用粘土砖、C20混凝土或金属网抹M5砂浆等其他隔热材料作为防火保护层。4.5.2当采用其它防火隔热材料作为钢结构的防火保护层时，生产厂家除应提供强度和耐候性参数外，尚应提供等效热传导系数、密度和比热容等参数。,12,钢结构设计规范（GB50017201X）5抗火设计基本规定,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),5抗火设计基本规定5.1一般规定5.1.1对于一般单层和多高层建筑钢结构，可仅对结构的各构件进行抗火计算，并采用临界温度法使其满足各构件的抗火设计要求。5.1.2对于一般单层和多高层建筑钢结构，当按结构各构件进行抗火设计时，可只考虑各构件的受火升温。5.1.3对于一般大空间建筑钢结构，可采用临界温度法按第9章的规定进行结构整体抗火验算。5.1.4对于跨度大于60m或空间面积大于6000m2间建筑结构、高度大于100m的高层建筑结构以及特别重要建筑的结构，应对结构整体进行抗火计算，并采用承载力法进行结构各构件抗火验算或结构整体的抗火验算。5.1.8钢结构抗火设计施工图文件应给出各构件的耐火极限要求和具体的防火保护措施，包括所采用的防火保护材料及其隔热性能参数（等效热传导系数或热阻）、防火保护层厚度和防火保护构造。,13,钢结构设计规范（GB50017201X）5抗火设计基本规定,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),5.2抗火极限状态设计要求5.2.1当满足下列条件之一时，应视为钢结构构件达到抗火承载力极限状态：1轴心受力构件截面屈服。2受弯构件产生足够的塑性铰而成为可变机构。3构件整体丧失稳定；4构件达到不适于继续承载的变形。5.2.2当满足下列条件之一时，应视为钢结构整体达到抗火承载力极限状态：1结构产生足够的塑性铰形成可变机构。2结构整体丧失稳定。,14,钢结构设计规范（GB50017201X）5抗火设计基本规定,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),5.2.3钢结构的抗火设计应满足下列要求之一：1在规定的结构耐火极限时间内，结构或构件的承载力Rd不应小于各种作用所产生的组合效应Sm，即：RdSm(5.1.3-1)2在各种荷载效应组合下，结构或构件的耐火时间td不应小于规定的结构或构件的耐火极限tm，即：tdtm(5.1.3-2)3结构或构件的临界温度Td不应低于在耐火极限时间内结构或构件的最高温度Tm，即：TdTm(5.1.3-3),15,钢结构设计规范（GB50017201X）6温度作用及其效应组合,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),6温度作用及其效应组合6.1一般室内火灾空气升温6.1.1一般室内火灾空气温度可按如下标准火灾升温公式计算：(6.1.1)Tg(t)对应于时刻的室内平均空气温度（）；Tg(0)火灾发生前的室内平均空气温度，取20；t升温时间（min）。,6.2大空间火灾升温6.2.1大空间建筑火灾中的烟气升温过程可按下式确定：(6.2.1),16,钢结构设计规范（GB50017201X）6温度作用及其效应组合,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),6.3钢构件升温计算6.3.1火灾下钢构件的升温可按下列增量法计算，其初始温度取20：,(6.3.1),6.3.3有防火保护层的钢构件，当构件温度不超过700时，在标准火灾升温条件下其内部温度可按下式近似计算：,17,钢结构设计规范（GB50017201X）6温度作用及其效应组合,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),6.4作用效应组合6.4.1进行单层和多高层建筑钢结构抗火设计时，可不考虑温度内力的影响；进行大空间建筑钢结构抗火设计时，应考虑温度内力和变形的影响。6.4.2按结构各构件进行抗火设计时，受火构件在外荷载作用下的内力，可采用常温下相同荷载所产生的内力。,18,钢结构设计规范（GB50017201X）6温度作用及其效应组合,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),6.4.3钢结构抗火验算时，可按偶然设计状况的作用效应组合，采用下列较不利的设计表达式：,19,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7单层和多高层建筑钢结构抗火验算7.1抗火设计步骤7.1.1采用临界法进行单层和多高层建筑钢结构各构件抗火验算时，其验算步骤为：1按第6.4.3条进行荷载效应组合。2根据构件和荷载类型，按第7.2和7.3节有关条文，计算构件的临界温度。3由给定的临界温度、耐火极限（标准升温时间或等效曝火时间）可按附录H查表确定构件单位长度综合传热系数B，或按下式近似计算：,20,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),4按下列情况分别计算构件所需防火保护层厚度：1)当采用非膨胀型防火材料时，可按下式计算保护层厚度：,2)当采用膨胀型防火涂料时，先按下式计算涂料的等效热阻：,再根据所需涂料的等效热阻值，确定满足该值的膨胀型防火涂料产品和厚度。,21,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.1.2采用承载力法进行单层和多高层建筑钢结构各构件抗火验算时，其验算步骤为：1设定防火被覆厚度。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作用下的内力。4按第5.1节规定进行结构分析，并按第6.4节进行荷载效应组合。5根据构件和受载的类型，按第7.4节和7.5节有关条文进行构件抗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15步骤。,22,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.1.3采用承载力法进行单层和多高层建筑钢结构整体抗火验算时，其验算步骤为：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6.4.3条规定的荷载作用下，分析结构整体是否满足第5.2.3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14步骤。,23,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.2基本钢构件的临界温度7.2.1轴心受拉钢构件根据其截面强度荷载比R，可按表7.2.1-1确定构件的临界温度。其中，按下式计算：N火灾时构件的轴向拉力设计值；An构件的净截面面积；F常温下钢材的强度设计值。表7.2.1-1普通结构钢构件根据截面强度荷载比R确定的临界温度Td（）,24,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.2.2轴心受压钢构件的临界温度应取以下两个临界温度、中的较小者：1临界温度根据截面强度荷载比R，可按表7.2.1-1确定。其中，R可按下式计算：N火灾时构件所受的轴压力；,25,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),2临界温度：根据构件稳定荷载比和构件长细比，可按表7.2.2-1确定。其中，可按下式计算,表7.2.2-1轴心受压结构钢构件根据构件稳定荷载比确定的临界温度,（）,26,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.2.3单轴受弯钢构件的临界温度应取以下两个临界温度、中的较小者：1临界温度根据截面强度荷载比R，可按表7.2.1-1确定。其中，R可按下式计算：,2临界温度,根据构件稳定荷载比和常温下受弯构件的稳定系数,可按下式计算:,，可按表7.2.3-1确定。,其中，,27,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),表7.2.3-1受弯普通结构钢构件根据构件稳定荷载比确定的临界温度,（）,28,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.2.4拉弯钢构件根据其截面强度荷载比，可按表7.2.1-1确定构件的临界温度。,7.2.5压弯钢构件的临界温度,应取下列以下三个临界温度、中的较小者:,1临界温度,根据截面强度荷载比R，可按表7.2.1-1确定。其中,R按下式计算,29,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),2临界温度,根据绕强轴x轴弯曲的构件稳定荷载比和长细比，可按表7.2.5-1确定。其中，按下式计算,30,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),3临界温度,根据绕强轴y轴弯曲的构件稳定荷载比和长细比.可按表7.2.5-1确定。其中，可按下式计算,31,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),表7.2.5-1压弯普通结构钢构件按稳定荷载比(或)确定的临界温度(或)（）,32,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.3钢框架梁、柱的临界温度,7.3.1多高层钢框架柱的临界温度可按表7.2.2-1确定。其中，构件稳定荷载比可按下式计算：,7.3.2其上有楼板的多高层钢框架梁的临界温度可按表7.2.1-1确定。其中，截面强度荷载比可按下式计算:,：,33,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.4基本钢构件的抗火承载力验算7.4.1高温下，轴心受拉钢构件或轴心受压钢构件的强度应按下式验算：,7.4.2高温下，轴心受压钢构件的稳定性应按下式验算：,34,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.4.3高温下，单轴受弯钢构件的强度应按下式验算：,7.4.4高温下，单轴受弯钢构件的稳定性应按下式验算:,35,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.4.5高温下，拉弯或压弯钢构件的强度，应按下式验算：,7.4.6高温下，压弯钢构件的稳定性应按下式验算：1绕强轴x轴弯曲：,2绕弱轴y轴弯曲：,36,钢结构设计规范（GB50017201X）7单层和多高层建筑钢结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),7.5钢框架梁、柱的抗火承载力验算7.5.1火灾时，多高层钢框架柱的承载力极限状态，可按下式验算其高温承载力：,7.5.2火灾时，其上有楼板的多高层钢框架梁承载能力极限状态，可按下式验算其高温承载力：,37,钢结构设计规范（GB50017201X）8单层和多高层建筑组合结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),8单层和多高层建筑组合结构抗火验算8.1钢管混凝土柱8.1.1当圆形截面钢管混凝土柱保护层采用非膨胀型防火涂料时，其厚度可按表8.1.1确定。表8.1.1圆形截面钢管混凝土柱非膨胀型防火涂料保护层厚度,38,钢结构设计规范（GB50017201X）8单层和多高层建筑组合结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),8.1.5当钢管混凝土柱不采用防火保护措施时，其荷载比应满足下列要求：R火灾下钢管混凝土柱的荷载比；kr火灾下钢管混凝土柱承载力系数，可按表8.1.5确定。,表8.1.5火灾下钢管混凝土柱承载力系数,39,钢结构设计规范（GB50017201X）8单层和多高层建筑组合结构抗火验算,(4.1.2-1),(4.1.3-1),(4.1.3-2),8