文档介绍：浅谈钢结构的抗火设计
摘要:本文从钢结构的耐火极限及其在火灾条件下的破坏机理入手,介绍了钢结构的抗火计算和防火构造措施设计,并结合工程实例,分析了轻钢结构厂房梁构件的抗火设计方法,为钢结构设计的完整性提供了参考,以推广钢结构的 2钢结构抗火设计的要求
对结构抗火设计的基本要求是使结构或结构构件的耐火时间不能低于一定的数值,即在小于该数值的范围内结构不被破坏,使其抗火性能满足建筑对构件耐火极限的要求,具体应满足下列三个条件之一:
在规定的结构耐火时间内,结构的承载力Rd不应小于各种作用所产生的组合效应Sm,即Rd≥Sm。
在各种荷载效应组合下,结构的耐火时间td不应小于规定的结构耐火时间tm,即td≥tm。
在火灾状况下,当结构内部均匀时,若取结构达到承载极限状态时的内部温度为临界温度Td,则Td 应不小于在规定的耐火时间内结构的最高温度Tm,即Td≥Tm。
在进行钢结构构件抗火承载力验算时,可按Rd≥Sm要求验算。
3 钢结构抗火计算设计
鉴于建筑火灾发生的频繁性和它对钢结构造成危害的严重性,国际上很早就开始重视钢结构的抗火安全。一般传统的钢结构抗火设计采用耐火试验法,该方法是通过对不同构件(梁、柱)在规定荷载分布和标准升温条件下迸行耐火试验,确定在采取不同防火措施后构件的耐火时间。由于无法考虑荷载分布与大小、构件端部约束状态的影响,以及难以准确反映构件受力或在结构中产生的温度应力等,此法有很大的缺陷。因此,该方法当前已逐步被现代钢结构抗火设计的计算法所代替。基于计算钢结构抗火设计方法,是以高温下构件的承载力极限状态为耐火极限判断,考虑温度内力的影响。其计算过程如下:
,设定一定的防火被覆厚度。
计算构件在确定防火措施和耐火极限条件下的内部温度。
确定高温下钢材料参数,计算结构中该构件在外荷载和温度作用下的内力。
进行荷载效应组合:
S=+++
其中,S为荷载组合效应;G为永久荷载标准值;Q提为楼面或屋面活荷载标准值(不考虑屋面雪荷载);为风荷载标准值;△T为构件或结构的温度变化(考虑温度效应);为永久荷载分项系数,。为楼面或屋面活荷载分项系数,;为风载分项系数,; 为温度效应的分项系数,;,分别为永久荷载、楼面或屋面活载、风载、温度变化的效应系数。
根据构件和受载的类型,进行构件抗火承载力极限状态验算。验算要求:S≤R。其中,R为按温度条件下构件的极限承载力。
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,重复上述步骤。
4 钢结构防火构造措施设计
结构构件的防火构造是指常温状态下结构构件的防火处理措施,是在建筑防火设计满足规范要求的情况下,结构设计人员所采取的防火构造措施。主要从两方面来提高结构构件的耐火性能:通过选择建筑材料和构造提高结构本身的耐火能力;通过采取阻燃和隔燃措施提高耐火能力。
建筑材料的运用和构造要求:选择稳定性好的钢种;截面形状与尺寸适当,截面周长与截面面积之比较大者,截面接受热量多,耐火性