钢结构抗火研究

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1、钢结构抗火研究李本兵硕研12级06班2012020620摘要：钢结构是工程实际中应用广泛的结构形式，具有强度高、自重轻、可利用空间大等优点，但其耐火性较差，因此钢结构的抗火性能研究是重要的课题之一。文章综述了国内外有关钢结构抗火研究的主要试验结果和理论研究成果，总结了现有的结构抗火设计关键词：钢结构；防火设计；计算方法StudyonFire-resistanceofSteelStructuresABSTRACT:Steelstructure,whichhasmanyadvantagcscuhashigher

2、sirength,1ighterself-weightandbiggerusablespace,iswidelyappiedinengineeringpractices.Howeverthefire-risistaneeofsteelstructureislow,sotheinvestigationofmechanicalbehaviorsofsteelstructureinfireconditionisoneofimportantsubjects.Thispapersumsupthemainexperim

3、entalresultsandtheoreticalresearchpayoffsofsteelstructureundcrfireconditions,andreviewsthefire-resistanccdesigntheory,calculationmethodsandengineeringapplicationsofcurrentsteelstructure.KEYWORDS:steelstructure;fireresistaneedesign;calculationmethod1钢结构的抗火设

4、计与混合结构、钢筋混凝土结构和比，钢结构貝有强度高、自重轻、空间大、布局灵活和施工周期短等突出的优点，因此钢结构在工程实际中应用非常广泛，特别是在厂房、飞机场等人跨度结构和高层结构屮。但是钢结构的耐火性较并。随着温度的提高，钢材的强度和刚度下降。而且未受防火保护的钢结构在火灾环境屮升温很快，即使结构承受着室温下相对安全的荷载，也可能会在高温下迅速破坏。所以从工程实用的角度出发，必须对钢结构进行防火保护，就是在钢构件上覆盖一定厚度的防火隔热层，利川保护层良好的热工性能，减缓钢结构的升温速度，使钢结构达到高温承

5、载极限状态的时间（即I耐火时间）延长。不同等级的建筑，不同的结构构件，耐火极限不同。钢结构抗火设计的目的就是通过计算分析定量确定防火保护层厚度，使结构构件的实际耐火时间不低于规定的耐火极限。在火灾条件下，以下因素使得钢结构的反应分析相当困难。一是材料的非线性本构关系随温度变化；二是受火空间的空气温度随时间变化，并与受火房间的热工性能、形状尺寸、开口系数和火灾荷载密度有关；三是构件屮温度分布呈非线性特点；四是随温度变化的附加应力引起的未受火结构部分对-受火结构部分的约束，以及这些附加力对荷载和变形的影响；五是

6、热渗透对结构反应具冇一定的影响等。随着人们对钢结构抗火计算与设计理论研究的不断深入，钢结构抗火设计的方法在不断发展。本文综述了国内外钢结构抗火研究的发展概况、现代钢结构抗火设计计算的主要方法及冃前研究的热点和难点问题。2钢结构抗火设计方法的发展现代钢结构的抗火设计主要有*种方法：基于试验的构件抗火设计方法、基于计算的构件抗火设计方法、基于计算的结构抗火设计方法和考虑火灾随机性的结构抗火设计方法。在20世纪70年代前，钢结构的抗火设计是以试验为依据的，通过不同类型构件（主要指梁、柱）在规定荷载分布与标准升温条

7、件卜•的耐火试验，确定采取不同防火措施（如不同的防火涂料，不同的涂料庁度）后构件的耐火吋间。进行结构抗火设计吋，根据构件的耐火吋间要求，选取对应的防火保护措施。这种棊于试验的构件抗火设计方法简单直观、便于应用，但是由于试验不能准确模拟构件在结构屮的实际受力情况和端部约束，因此，难以分析这些因素对构件耐火时间的影响。从20世纪70年代Z后，结构抗火设计方法转为基于构件计算的现代方法。英、美、口等国进行了考虑荷载的分布少大小及构件端部约束对构件耐火时间影响的大量计算分析。基于计算的钢结构构件抗火设计方法的理论分

8、析主要是用有限元方法，也有一些采用经典解析分析方法，基本建立了考虑任意荷载形式和端部约束状态影响的钢构件抗火设计方法。日前这种方法仍被一些国家的钢结构设计规范所采用。慕于计算的结构抗火设计方法以防止整体结构倒塌为II标，认为火灾下单个构件的破坏,并不一定意味着整体结构的破坏。特别是超静定钢结构体系，当结构局部或少数构件发生破坏，将引起结构的内力重分布，整体结构仍有一定的承载能力。基于整体结构极限承载能力的抗火设计