钢结构抗火计算与设计第三章

1、整理ppt 第三章第三章 建筑结构构件耐火极限建筑结构构件耐火极限与建筑构件的标准耐火试验与建筑构件的标准耐火试验 耐火极限的定义耐火极限的定义 建筑构件耐火极限的试验条件建筑构件耐火极限的试验条件 试件要求试件要求 试验装置试验装置整理ppt整理ppt整理ppt整理ppt居民楼9F居民楼8F商住楼3F 衡 州 大 市 场4F环球家俱广场大门商 住 楼配电房门面居 民 楼6F民房2F居 民 楼9F临 江 路临 江 路北1F墙备注备注:水泥墩消防栓湖湖南南省省衡衡阳阳市市衡衡州州大大厦厦11.3特特大大火火灾灾坍坍塌塌事事故故现现场场平平面面图图2003.11.3锈蚀火灾发生地火灾发生地 一楼储

2、有大量的电器、橡塑制品以及烟酒、糖果、红枣、八角、木耳等副食品衡衡 州州 大大 厦厦整理ppt坍塌现场全景图坍塌现场全景图湖南省衡阳市湖南省衡阳市“11.3”11.3”特大火灾坍塌事特大火灾坍塌事故故整理ppt整理pptu确定构件抵抗火灾的能力，即构件确定构件抵抗火灾的能力，即构件的耐火性能。的耐火性能。u耐火极限是建筑构件的耐火性能的耐火极限是建筑构件的耐火性能的主要指标，目前通过标准火灾试验来主要指标，目前通过标准火灾试验来确定。确定。建筑构件火灾试验的目的建筑构件火灾试验的目的整理ppt构件的耐火极限构件的耐火极限 建筑构件的耐火极限是指构件在建筑构件的耐火极限是指构件在标准耐火试验标准

3、耐火试验中，中，从受到火的作用时起到失去从受到火的作用时起到失去稳定性稳定性或或完整性完整性或或绝绝热性（隔火作用）热性（隔火作用）止，这段抵抗火作用的时间称止，这段抵抗火作用的时间称为构件的耐火极限，一般以为构件的耐火极限，一般以h h计。计。整理ppt构件失去承载能力或抗变形能力构件失去承载能力或抗变形能力 失去稳定性是指构件在试验过程中失去承载能力或抗变形能力，失去稳定性是指构件在试验过程中失去承载能力或抗变形能力，此条件主要针对承重构件。此条件主要针对承重构件。 墙墙试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。 梁或板梁或板试验中发生塌垮，则表示试件

4、失去承载能力。试件最试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试件最大挠度超过大挠度超过L/20，则表示试件失去抗变形能力。，则表示试件失去抗变形能力。 柱柱试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试件轴向压试验中发生塌垮，则表示试件失去承载能力。试件轴向压缩变形速度超过缩变形速度超过3H（mm/min），则表示试件失去抗变形能力。），则表示试件失去抗变形能力。其中其中H为试件在载炉内的受火高度，单位以米计。如某钢筋混凝为试件在载炉内的受火高度，单位以米计。如某钢筋混凝土柱，炉内的受火高度为土柱，炉内的受火高度为3m，如其变形速度超过，如其变形速度超过9mm/min，则，则该柱失去抗变形能力。该

5、柱失去抗变形能力。整理ppt构件失去完整性构件失去完整性 失去完整性是指分隔构件（如楼板、屋面板、门、失去完整性是指分隔构件（如楼板、屋面板、门、窗、墙体、吊顶等）当其一面受火作用时，在试窗、墙体、吊顶等）当其一面受火作用时，在试验过程中，构件出现验过程中，构件出现穿透性裂缝穿透性裂缝，火穿过空隙，火穿过空隙，火焰穿过构件，使其背面可燃物起火。这时，构火焰穿过构件，使其背面可燃物起火。这时，构件将失去阻止火焰和高温烟气穿透或阻止背面出件将失去阻止火焰和高温烟气穿透或阻止背面出现火焰的性能。此时可认为构件失去完整性。现火焰的性能。此时可认为构件失去完整性。整理ppt构件失去绝热性构件失去绝热性

6、失去绝热性是指分隔构件失去隔绝过量热传导性失去绝热性是指分隔构件失去隔绝过量热传导性能。能。 在试验中，试件背火面测点的平均温度超过初始在试验中，试件背火面测点的平均温度超过初始温度温度140140，或背火面任一测点温度超过初始温，或背火面任一测点温度超过初始温度度180180时，均认为构件失去绝热性。时，均认为构件失去绝热性。整理ppt分隔构件分隔构件耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 分隔构件，如隔墙、吊顶、门、窗等，当构件分隔构件，如隔墙、吊顶、门、窗等，当构件失失去完整性或绝热性去完整性或绝热性时，构件达到耐火极限。也就时，构件达到耐火极限。也就是说，此类构件的耐火性由是说，此类构件

7、的耐火性由完整性、绝热性完整性、绝热性两个两个条件共同控制。条件共同控制。整理ppt承重构件承重构件耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 承重构件，如梁、柱、屋架等，此类构件本身没承重构件，如梁、柱、屋架等，此类构件本身没有隔断火焰的作用，所以用有隔断火焰的作用，所以用失去稳定性失去稳定性单一条件单一条件来判断承重构件是否达到耐火极限。来判断承重构件是否达到耐火极限。整理ppt承重分隔构件承重分隔构件耐火极限的判定条件耐火极限的判定条件 承重分隔构件，如承重墙、楼板、屋面板等，此承重分隔构件，如承重墙、楼板、屋面板等，此类构件具有承重、分隔双重功能，所以构件在试类构件具有承重、分隔双重功能，所

8、以构件在试验中验中失去稳定性或完整性或隔热性失去稳定性或完整性或隔热性任何一条时，任何一条时，构件即达到耐火极限。它们的耐火极限由三个条构件即达到耐火极限。它们的耐火极限由三个条件共同控制。件共同控制。整理ppt见课本见课本P P4444整理ppt整理ppt建筑构件耐火极限试验建筑构件耐火极限试验 国家标准国家标准建筑构件耐火试验方法建筑构件耐火试验方法（GB997888GB997888）规）规定，耐火极限的判定，分为分隔构件、承重构件以及具定，耐火极限的判定，分为分隔构件、承重构件以及具有承重、分隔双重作用的承重分隔构件。有承重、分隔双重作用的承重分隔构件。 建筑构件耐火试验方法建筑构件耐火

9、试验方法规定了标准耐火试验必须遵规定了标准耐火试验必须遵循的升温条件、压力条件、约束条件、受火条件和试件循的升温条件、压力条件、约束条件、受火条件和试件要求等。要求等。 只有按照这些标准试验条件进行试验，所得耐火极限才只有按照这些标准试验条件进行试验，所得耐火极限才是可靠的，并与其他构件具有可比性。是可靠的，并与其他构件具有可比性。整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验升温条件升温条件火灾试验采用明火加热，试件受到与实际火灾相火灾试验采用明火加热，试件受到与实际火灾相似的火焰作用。似的火焰作用。试验时，炉内温度的上升随时间而变化，其表达试验时，炉内温度的上升随时间而变化，其表达式为式为

10、) 18lg(3450tTT整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验升温条件升温条件020040060080010001200060120180240300360t(min)T-T0() 18lg(3450tTT整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验升温条件升温条件100BBAdA 实际平均炉温曲线下的面积，实际平均炉温曲线下的面积，B 标准升温曲线下的面积。标准升温曲线下的面积。当当t10min时，要求时，要求d15%；当；当10t30min时，要求时，要求d10% ；当；当t30min时，要求时，要求d5% 。炉温允许偏差及炉温均匀性要求，偏离温度时间炉温允许偏差及炉温均匀性

11、要求，偏离温度时间标准曲线的偏差值标准曲线的偏差值d d由下式确定由下式确定整理ppt 面积面积A、B 的计算方法：的计算方法：试验开始试验开始10min内，时间间隔小于内，时间间隔小于1min；在在1030min内，时间间隔小于内，时间间隔小于2min；在在30min以后，时间间隔小于以后，时间间隔小于5 min。在此时间间隔下，把各间隔内温度曲线下的面积相在此时间间隔下，把各间隔内温度曲线下的面积相加即得加即得A、B 在头在头10min之后的任何时间内，对于不燃结构，之后的任何时间内，对于不燃结构，炉温单点最大允许偏离标准曲线不大于炉温单点最大允许偏离标准曲线不大于100；对于可燃结；对于

12、可燃结构，最大允许偏差不大于构，最大允许偏差不大于200；建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验升温条件升温条件整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验压力条件压力条件 水平构件水平构件在试件底面以下在试件底面以下100mm处的水平面上应保持处的水平面上应保持105Pa的正压力。的正压力。 垂直构件垂直构件在试件在试件2/3高度以上范围内应保持正压，在炉内高度以上范围内应保持正压，在炉内3m高度、距试件表面高度、距试件表面100mm处应保持处应保持205Pa的压力。的压力。试验开始试验开始10min后，炉内应达到下述正压条件：后，炉内应达到下述正压条件：注意：规定正压的目的是为了在炉内与试

13、件背火面注意：规定正压的目的是为了在炉内与试件背火面形成压差，便于测试试件的完整性是否破坏。形成压差，便于测试试件的完整性是否破坏。整理ppt承重构件的试验荷载，应按以下条件之一来确定承重构件的试验荷载，应按以下条件之一来确定 试件的工作荷载；试件的工作荷载； 试件的设计荷载；试件的设计荷载； 试件的试验荷载。试件的试验荷载。建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验加载条件加载条件整理ppt对于不同构件，应按下述形式加载。对于不同构件，应按下述形式加载。墙墙垂直加载。荷载沿试件的整个宽度通过加载垂直加载。荷载沿试件的整个宽度通过加载设备均匀加载。设备均匀加载。楼板和屋面板楼板和屋面板均布加载。其任

14、何单点的荷载不均布加载。其任何单点的荷载不得超过总荷载的得超过总荷载的10梁梁垂直加载。从梁端起，在总长度垂直加载。从梁端起，在总长度1/8、3/8、5/8、7/8处四点加载。加载点的最小间距为处四点加载。加载点的最小间距为1m。该荷载应。该荷载应通过荷载分配板传送到梁上，板的宽度不得超过通过荷载分配板传送到梁上，板的宽度不得超过100cm柱柱垂直加载。中心受压柱应从柱轴线方向施压垂直加载。中心受压柱应从柱轴线方向施压，偏心受压柱，应偏心加载或中心加载和偏心加载相，偏心受压柱，应偏心加载或中心加载和偏心加载相结合结合 加载形式加载形式整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验构件约束及构件

15、约束及边界条件边界条件 对非承重构件，当构件实际使用中不受边缘约束对非承重构件，当构件实际使用中不受边缘约束时，则在试验中试件边缘用无约束作用的材料密时，则在试验中试件边缘用无约束作用的材料密封；当构件实际作用中受边缘约束时，则在试验封；当构件实际作用中受边缘约束时，则在试验中试件边缘应能反映实际使用情况。中试件边缘应能反映实际使用情况。 对于承重构件，应能反映实际情况。对于承重构件，应能反映实际情况。整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验受火条件受火条件墙壁、隔板和门窗墙壁、隔板和门窗一面受火；一面受火；楼板、屋面层和吊顶楼板、屋面层和吊顶下面受火；下面受火；横梁横梁两侧和底面共三面

16、受火；两侧和底面共三面受火；柱子柱子所有垂直面受火。所有垂直面受火。整理ppt建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验试件要求试件要求 结构：试件所用材料及制作与安装方法，应足以反映构件在结构：试件所用材料及制作与安装方法，应足以反映构件在实际中的使用情况。实际中的使用情况。 尺寸：试件应与实际尺寸相同。如果构件尺寸大于试验炉所尺寸：试件应与实际尺寸相同。如果构件尺寸大于试验炉所容纳的尺寸，则试件在炉内暴露部分的尺寸不得小于下述规容纳的尺寸，则试件在炉内暴露部分的尺寸不得小于下述规定：定：墙墙3m3m高高3m3m宽；宽；楼板及屋面板楼板及屋面板四面支承；四面支承；4m4m长长3m3m宽；宽；梁梁4

17、m4m跨度；跨度；柱柱3m3m高高。整理ppt 数量：试件数量数量：试件数量1 1个。如果构件约束、边界条件个。如果构件约束、边界条件不同，则应按下述规定处理。不同，则应按下述规定处理。墙墙两侧都要求耐火的不对称构件，应分别对两侧受火两侧都要求耐火的不对称构件，应分别对两侧受火进行试验。如果事先可确定一侧为受火弱面，也可只对弱进行试验。如果事先可确定一侧为受火弱面，也可只对弱面进行一次试验。面进行一次试验。楼板及屋面板楼板及屋面板在实际使用中如约束条件不同，应增加在实际使用中如约束条件不同，应增加相应试验。相应试验。梁和柱梁和柱在实际使用中若端部约束条件不同，应增加相在实际使用中若端部约束条件

18、不同，应增加相应试验。应试验。建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验试件要求试件要求整理ppt 养护与干燥：养护与干燥：建筑构件的耐火试验建筑构件的耐火试验试件要求试件要求整理ppt 建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置 包括耐火试验炉、燃烧系统、加载设备、测温仪包括耐火试验炉、燃烧系统、加载设备、测温仪器、测压仪器、变形测试仪器以及试验框架等。器、测压仪器、变形测试仪器以及试验框架等。整理ppt建筑构件的耐火试验工艺流程建筑构件的耐火试验工艺流程1油池；2输油管；3高位油箱；4溢油管；5油泵；6送油干管；7卧式炉油管；8立式炉油管；9喷嘴；10风机；11风管；12卧式炉；13立式炉；1

19、4烟道；15烟囱；16烟道闸板试验炉的燃料油从油池试验炉的燃料油从油池1 1用油泵用油泵5 5经输油管经输油管2 2打入打入高位油箱高位油箱3 3。使用时，打。使用时，打开输油管开输油管7 7、8 8的阀门，的阀门，油因自重流至喷嘴油因自重流至喷嘴9 9，油，油在喷嘴里与风机在喷嘴里与风机1010送来送来的高压空气混合，形成的高压空气混合，形成雾状进入炉内，点燃即雾状进入炉内，点燃即可开始试验。燃烧产生可开始试验。燃烧产生的烟气由水平烟道的烟气由水平烟道1414经经过烟道调节闸板过烟道调节闸板1616由烟由烟囱囱1515排入大气。油和风排入大气。油和风供给量是通过阀门来控供给量是通过阀门来控制

20、。炉温可在大型显示制。炉温可在大型显示牌上显示，并自动打印牌上显示，并自动打印出来。出来。整理ppt火灾试验炉火灾试验炉火灾试验炉应满足试件最小尺寸、升温条件、压火灾试验炉应满足试件最小尺寸、升温条件、压力条件以及便于试件安装与试验观察的要求。力条件以及便于试件安装与试验观察的要求。若要完成上述各种构件的火灾试验，实验室一般若要完成上述各种构件的火灾试验，实验室一般应包括四种耐火炉应包括四种耐火炉整理ppt立式炉立式炉整理ppt耐火试验炉耐火试验炉墙炉墙炉主要用于竖向构件的火灾试验，如承重主要用于竖向构件的火灾试验，如承重墙和隔墙等，这种构件是一面受火墙和隔墙等，这种构件是一面受火整理ppt耐

21、火试验炉耐火试验炉 柱炉柱炉主要用于柱和墙的火灾试验，这种构主要用于柱和墙的火灾试验，这种构件多是所有面均受火件多是所有面均受火整理ppt耐火试验炉耐火试验炉 梁（板）炉梁（板）炉整理ppt耐火构件试验馆墙炉柱炉墙 炉 柱 炉 整理ppt墙板炉墙 板 炉 整理ppt防火门试验防火门试验正在进行防火玻璃测试 整理ppt建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置燃烧系统燃烧系统构件火灾试验时，所耗热量是由燃烧系统燃烧燃料构件火灾试验时，所耗热量是由燃烧系统燃烧燃料提供的。燃烧系统的功能直接影响到炉内升温条件提供的。燃烧系统的功能直接影响到炉内升温条件和炉内温度的均匀性。燃烧系统是试验装置的重要和

22、炉内温度的均匀性。燃烧系统是试验装置的重要组成部分。组成部分。整理ppt建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置燃烧系统燃烧系统 燃料的选择燃料的选择:天然气、煤气等气体燃料天然气、煤气等气体燃料 喷嘴的设置：应该小而多，且喷口要互相错开喷嘴的设置：应该小而多，且喷口要互相错开 炉温控制方法主要是通过增减燃烧喷嘴的数量、炉温控制方法主要是通过增减燃烧喷嘴的数量、调节喷嘴的油压及风压，调整烟道闸板的位置调节喷嘴的油压及风压，调整烟道闸板的位置整理ppt建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置加载设备加载设备对试件加载，应包括能模拟均布加载、集中加载、中对试件加载，应包括能模拟均布加载、集

23、中加载、中心加载或偏心加载；心加载或偏心加载；整理ppt建筑构件的耐火试验装置建筑构件的耐火试验装置测量仪器测量仪器 温度测量仪器：热电偶温度测量仪器：热电偶 压力、变形测量仪器：压力传感器等压力、变形测量仪器：压力传感器等炉内温度测量炉内温度测量试件被火面温度测量试件被火面温度测量试件内部温度测量试件内部温度测量气体压力测量气体压力测量试件变形测量试件变形测量整理ppt建筑构件的耐火试验过程建筑构件的耐火试验过程 试件设计、安装及加荷试件设计、安装及加荷 试验的开始和结束试验的开始和结束 测量与观察测量与观察 试验报告试验报告整理ppt标准升温曲线与等效爆火时间标准升温曲线与等效爆火时间国际

24、标准组织制订的国际标准组织制订的ISO834ISO834标准升温曲线，其标准升温曲线，其表达式如下：表达式如下： 升温段升温段htt 18log345010tTTgg降温段降温段htt min417.10dtdTgmin603167. 4hgtdtdTmin167. 4dtdTgmin30htmin120min30htmin120ht整理ppt美国和加拿大采用的为美国和加拿大采用的为ASTM-E119ASTM-E119标准升温曲标准升温曲线，可近似地用下式表示：线，可近似地用下式表示： tttTTgg2 . 0exp82005. 0exp18601. 0exp53211660ISO 834IS

25、O 834及及ASTM-E119ASTM-E119两种标准升温曲线的区别不仅在于它们在各两种标准升温曲线的区别不仅在于它们在各时刻对应的温度不同，而且它们所规定的实验炉构造和温度的测时刻对应的温度不同，而且它们所规定的实验炉构造和温度的测量方法也不完全相同，比较这两种标准火的严重性时，不能简单量方法也不完全相同，比较这两种标准火的严重性时，不能简单地只对各自对应时刻的温度进行比较，地只对各自对应时刻的温度进行比较，HarmathyHarmathy等经过研究发现，等经过研究发现，ASTM-Ell9ASTM-Ell9标准火比标准火比ISO 834ISO 834标准火稍微严重一点。标准火稍微严重一点

26、。 整理ppt二、等效爆火时间二、等效爆火时间u采用标准升温曲线可以给结构抗火设计带来很大方采用标准升温曲线可以给结构抗火设计带来很大方便，但标准升温曲线有时与真实火灾下的升温曲线相便，但标准升温曲线有时与真实火灾下的升温曲线相差甚远，为更好的反映真实火灾对构件的破坏程度，差甚远，为更好的反映真实火灾对构件的破坏程度，而又保持标准升温曲线的实用性，于是就提出了等效而又保持标准升温曲线的实用性，于是就提出了等效爆火时间的概念，通过等效爆火时间将真实火灾与标爆火时间的概念，通过等效爆火时间将真实火灾与标准火联系起来。准火联系起来。u等效爆火时间的确定原则为，真实火灾对构件的破等效爆火时间的确定原则

27、为，真实火灾对构件的破坏程度可等效成相同建筑在标准火作用坏程度可等效成相同建筑在标准火作用“等效爆火时等效爆火时间间”后对该构件的破坏程度。后对该构件的破坏程度。u构件的破坏程度一般用构件在火灾下的温度来衡量。构件的破坏程度一般用构件在火灾下的温度来衡量。整理ppt 最初，最初，Ingberg(1928)Ingberg(1928)从火灾传给构件的热量与火从火灾传给构件的热量与火灾的温度和持续时间有关出发，认为当标准升温曲线与灾的温度和持续时间有关出发，认为当标准升温曲线与时间轴和时刻时间轴和时刻tete所围成的曲线多边形的面积同真实火灾所围成的曲线多边形的面积同真实火灾下的升温曲线与时间轴所围

28、成的曲线多边形的面积相等下的升温曲线与时间轴所围成的曲线多边形的面积相等时，时间时，时间tete就是等效爆火时间就是等效爆火时间 整理pptHarmathyHarmathy等经过大量研究后发现，可以用作用在火等经过大量研究后发现，可以用作用在火灾房间壁面灾房间壁面( (楼板，顶板和墙壁楼板，顶板和墙壁) )的的“标准热荷载标准热荷载”来更精确地描述火灾的破坏力。通过真实火灾与标来更精确地描述火灾的破坏力。通过真实火灾与标准火作用构件的准火作用构件的“标准热荷载标准热荷载”相等来确定等效爆相等来确定等效爆火时间火时间 整理ppt标准热荷载的定义如下标准热荷载的定义如下cdtQHEw0标准热荷载可

29、采用下式近似计算标准热荷载可采用下式近似计算006935G6 . 10 .1110HEGcAtghAwwa0 . 179. 03H整理ppt国际建筑研究与文献委员会（国际建筑研究与文献委员会（CIBCIB）给出了将）给出了将真实火灾等效成真实火灾等效成ISO 834ISO 834标准火时的等效爆火标准火时的等效爆火时间的计算公式时间的计算公式fbeqwct 整理ppt通风修正系数通风修正系数 fw对于对于 且顶棚没有通风口的房间且顶棚没有通风口的房间2100mAflwwtoflfhAAAw1对于其它类型房间（适用于对于其它类型房间（适用于 ）25. 0025. 0flwvAA flwhvflw

30、vfAAbAAHw14 . 09062. 00 . 643 . 05 . 0fw取较大值取较大值 整理ppt第四章第四章 火灾下钢结构构件的升温火灾下钢结构构件的升温第一节第一节 传热学基本原理简介传热学基本原理简介 火灾下，热空气向构件传热主要是辐射、对流。火灾下，热空气向构件传热主要是辐射、对流。而作为固体的构件内部传热是热传导。而作为固体的构件内部传热是热传导。 一、钢构件内部的热传导一、钢构件内部的热传导钢构件截面导热微分方程为钢构件截面导热微分方程为 yTyxTxtTc 钢构件的升温边界条件实际是热空气对钢构件钢构件的升温边界条件实际是热空气对钢构件的热传递，空气温度在火灾过程中是已

31、知的。的热传递，空气温度在火灾过程中是已知的。 整理ppt二、热空气与构件间的传热二、热空气与构件间的传热空气与构件间的热传递包括两部分：热辐射和热对流空气与构件间的热传递包括两部分：热辐射和热对流 整理ppt1.1.热辐射热辐射以热辐射方式从空气向构件传递的净热量为以热辐射方式从空气向构件传递的净热量为4482732731067. 5bgrrTTq2.2.热对流热对流 以对流方式从空气向构件传递的热量为以对流方式从空气向构件传递的热量为 bgccTTq整理ppt第二节第二节 火灾下钢构件升温实用计算方法火灾下钢构件升温实用计算方法一、钢构件升温计算模型一、钢构件升温计算模型 u根据钢构件本身

32、的截面特性，可将其分为根据钢构件本身的截面特性，可将其分为轻型钢构件轻型钢构件和和重重型钢构件型钢构件。轻型钢构件可假定其截面温度均匀分布（截面上。轻型钢构件可假定其截面温度均匀分布（截面上各点温度相同），而重型钢构件因为截面比较大，截面上各各点温度相同），而重型钢构件因为截面比较大，截面上各点温度还是不完全相同。点温度还是不完全相同。u据此可分为截面温度均匀分布钢构件和截面温度非均匀分据此可分为截面温度均匀分布钢构件和截面温度非均匀分布钢构件。布钢构件。u一般根据单位长度构件表面积与体积之比一般根据单位长度构件表面积与体积之比F/VF/V来划分钢构件来划分钢构件是轻型钢构件还是重型钢构件。但

33、这也不是绝对的，有的构是轻型钢构件还是重型钢构件。但这也不是绝对的，有的构件截面件截面F/VF/V虽然很大，但其截面受热不均匀（如钢梁上翼缘与虽然很大，但其截面受热不均匀（如钢梁上翼缘与混合楼板组合在一起），其截面温度仍然非均匀分布，仍需混合楼板组合在一起），其截面温度仍然非均匀分布，仍需将其按重型钢构件分析。将其按重型钢构件分析。整理pptu在实际工程中，有的钢构件表面没有隔热保护层，在实际工程中，有的钢构件表面没有隔热保护层，而大部分钢构件都有隔热保护层，因此我们又可将钢而大部分钢构件都有隔热保护层，因此我们又可将钢构件分成构件分成有保护层钢构件有保护层钢构件和和无保护层钢构件无保护层钢构

34、件。u钢构件有些保护层质量很轻，相对钢构件来说，其钢构件有些保护层质量很轻，相对钢构件来说，其自身吸收的热量可以忽略，称之为自身吸收的热量可以忽略，称之为轻质保护层轻质保护层。另外，。另外，有些保护层自身所吸收的热量必须加以考虑，这种保有些保护层自身所吸收的热量必须加以考虑，这种保护层称之为护层称之为非轻质保护层非轻质保护层。u根据钢构件保护层的不同，其传热方式和温度分布根据钢构件保护层的不同，其传热方式和温度分布可简化成不同的形式，对应有不同的实用方法来求其可简化成不同的形式，对应有不同的实用方法来求其在火灾下的温度分布。在火灾下的温度分布。 整理ppt二、截面温度均匀分布钢构件升温计算二、

35、截面温度均匀分布钢构件升温计算 1.1.无保护层无保护层 根据热平衡原理，用集总热容法建立热平衡方程：根据热平衡原理，用集总热容法建立热平衡方程： dtdTVcqssscrqqqsgrrTTFqsgccTTFq整理ppt4482732731067. 5bgrrTTq0 . 1sgrrTTFq4482732731067. 5sgsgrrTTTTdtdTFVcTTKssssg式中式中 K综合传热系数综合传热系数 2/ mWcrK整理pptdtdTFVcTTKssssg通常以差分代微分的方法，用增量法求得上式的数值解。通常以差分代微分的方法，用增量法求得上式的数值解。上式的增量形式如下上式的增量形式

36、如下tTTVFcKTsgsss1式中时间步长取值一般不应大于式中时间步长取值一般不应大于5s5s。求得求得ISO 834标准升温条件下无保护层钢构件的升标准升温条件下无保护层钢构件的升温温 表表42整理ppt2.2.有轻质保护层有轻质保护层 当构件的保护层的质量较轻时，在升温过程中，当构件的保护层的质量较轻时，在升温过程中，其本身吸收的热量相对于钢构件吸收的热量来说很小，其本身吸收的热量相对于钢构件吸收的热量来说很小，忽略保护层吸收的热量对钢构件的升温计算没有多大忽略保护层吸收的热量对钢构件的升温计算没有多大的影响。通常，当保护层满足下式给出的条件时，即的影响。通常，当保护层满足下式给出的条件

37、时，即可认为是轻质保护层可认为是轻质保护层iiiissFdcVc2 空气通过热辐射和热对流向单位长度构件保护空气通过热辐射和热对流向单位长度构件保护层表面传递的热量为层表面传递的热量为bgicrTTFq整理ppt 根据傅里叶导热定律，构件保护层表面向构件传递根据傅里叶导热定律，构件保护层表面向构件传递的热量为的热量为sgiiiTTFdqsgiTTFKqiicriiiicrdFFdK1111一般一般 远远大于远远大于 ，则近似有，则近似有criid整理pptiidKsgissiisTTVFcddtdTtTTVFcdTsgissiis式中时间步长的取值一般不应大于式中时间步长的取值一般不应大于30

38、s30s。 可以得到有保护层钢构件在可以得到有保护层钢构件在ISO 834标准升温下标准升温下的温度，见附表的温度，见附表1整理ppt为便于工程应用，在常用的范围内（为便于工程应用，在常用的范围内（ ）通过）通过曲线拟合，得出如下标准升温条件下钢构件升温计算曲线拟合，得出如下标准升温条件下钢构件升温计算公式公式600sT 50.0445 100.20sgTBtT iiiFBdV截面保护层参数整理ppt3.3.非轻质保护层非轻质保护层保护层内的热平衡方程保护层内的热平衡方程 022tTcxTiiiii边界条件边界条件 保护层与空气接触面：保护层与空气接触面：时0t00 ,TxTi时0 xbiTtT, 0整理ppt保护层与钢构件接触面：保护层与钢构件接触面： 时idx 0tTQxTFssiii 求得有保护层钢结构温度非常繁琐，不适合工程求得有保护层钢结构温度非常繁琐，不适合工程设计人员应用。设计人员应用。整理ppt 对