文档介绍：探讨钢结构防火设计
探讨钢结构防火设计
［摘要］钢结构具有强度高、施工快捷、塑性韧性好、制造简 便、装配高效等优点，但是钢材不耐高温，随着温度上升到一定程度， 强度会大幅度下降，钢结构容易受火灾发生垮塌。因此，钢结构进行 防火设计十分必要。 ［关键词］钢结构；防火；设计 中图
分类号：TE988. 2文献标识码：A文章编号：1009-914X （2014） 20-0159-01 一、钢结构破坏原因分析 钢结构的耐火极限是
指构件在标准耐火试验中，从受到火的作用时起，到失去稳定性或完 整性或绝热性止，这段抵抗火作用的时间。耐火极限是划分建筑耐火 等级的基础数据，也是进行建筑物防火构造设计和火灾后制定建筑物 修复方案的科学依据。根据傅里叶定律，热流强度q与温度梯度成正 比，即q=-（入dt） /dxo也就是说，当构件表面受热时，由于导热 系数入较大，热可很快传到内部，因而温度梯度毗/dx很小，加之 钢构件截面多为薄壁状，表面温度和内部温度相差无几。因此，可以 认为构件内部温度均匀分布，即使构件是非燃烧材料，由于钢材导热 性好，局部或表面遭受火灾作用时，将迅速引起整个结构或构件温度 急剧升高，构件产生膨胀且强度降低，导致构件降低或完全丧失承载 能力。钢结构在高温下还会产生很大的塑性变形，形成局部破坏，最 终造成钢结构建筑整体倒塌。 二、钢结构防火设计方法 随
着人们对钢结构防火设计认识的不断深化和结构防火计算与设计理 论研究的不断深入，钢结构防火设计的方法也在不断发展，可以大致 分为以下四个阶段。 （一）基于试验的构件防火设计方法 这
种方法以试验数据为依据，通过进行不同类型构件（梁和柱）在规定 荷载分布与标准升温下的耐火试验，确定在采取不同防火措施（如防 火涂料）后构件的耐火时间。通过进行一系列的试验可确定各种防火 措施（包括同种防火措施不同防火程度，如不同防火涂料厚度）相应 的构件耐火时间。进行结构防火设计时，可根据构件的耐火时间要求,
直接选取对应的防火保护措施。基于试验的构件防火设计方法，简单、 直观，应用方便，最初各国的钢结构防火设计均采用这种方法。实际 上，我国现《建筑设计防火规范》关于钢梁和钢柱防火措施要求，也 是基于这种方法。 （二）基于计算的构件防火设计方法 为 考虑荷载的分布、大小及构件的端部约束状态对构件耐火时间的影响, 可按所设计结构的实际情况进行一系列的构件耐火试验，但是费用昂 贵。为解决基于试验的构件防火设计方法存在的问题，钢结构防火计 算理论研究引起了很多研究者的重视，开展了大量的研究工作。理论 研究以有限元为主，也有采用经典解析分析方法，基本建立了能考虑 任意荷载方式和端部约束状态影响的钢结构防火设计方法。目前这种 方法已被英国、澳大利亚、欧共体等国家（组织）的钢结构设计规范 采用。上海市工程建设规范《建筑钢结构防火技术规程》也采用这种 方法。 （三）基于计算的结构防火设计方法 结构的主要功 能是作为整体承受荷载。火灾下结构单个构件的破坏，并不意味着整 体结构的破坏。特别是钢结构，一般情况下结构局部少数构件发生破 坏，将引起结构内力重分布，结构仍具有一定的继续承载的能力。当 结构防火设计以防止整体结构倒塌为目标时，则基于整体结构的承载 能力极限状态进行防火设计更为合理，目前结构火灾下的整体反应分 析尚是热