基于临界温度法的钢桁架结构抗火设计与分析-论文.pdf

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1、ll；肖防癯豫矫_袭lll基于临界温度法的钢桁架结构抗火设计与分析王跃琴(中国人民武装警察部队学院，河北廊坊065000)摘要：介绍了以临界温度法进行钢桁架结构抗火设计的越差。在规定的耐火时间内，结构构件的临界温度应不方法与过程，提出根据资料选用或根据构件荷载比计算临界温小于火灾下结构构件能到达的最高温度。在工程应用度的两种做法，在利用对称羽流公式求解火灾温度场的基础中，临界温度法比承载力法简单，进行钢桁架结构抗火设上，给出了钢结构温度的确定方法，并提出结构抗火设计的五计可优先选用。种防护方案。最后，对某会展建筑的屋盖钢桁架进行了抗火分2基于临界温度法的钢桁架结构抗火设计析，通过分

2、析提出应对钢桁架在二层楼面标高以上12m以下按临界温度法进行钢桁架结构抗火设计主要过程的部位喷涂膨胀型防火涂料进行局部防火保护。为：确定钢桁架的临界温度；根据火灾场景计算钢桁架的关键词：钢桁架；临界温度法；抗火设计最高温度；根据临界温度与最高温度的大小关系确定相中图分类号：X913．4，TU392，TK121文献标志码：A应的解决方案。文章编号：1009—0029(2014)05—0494—042．1钢桁架的I临界温度确定临界温度的确定有两种方法：一是根据经验或资料钢桁架结构是建筑中一种常用的结构形式，但由于选用，二是利用结构分析理论计算。钢材不耐火，钢桁架结构在火灾中极易发生坍塌

3、，无防火2．1．1根据设计经验或有关资料选用临界温度保护的钢桁架耐火时间一般仅15～20min。按照我国现钢材高温力学性能试验研究表明，当温度低于200行防火规范中建筑物耐火设计的要求，钢桁架整体结构℃时，钢材的强度同常温相比变化不大；当温度低于300通常需喷涂防火涂料进行保护，但这种传统的防火保护℃时，强度基本在常温强度的85以上；而当温度超过措施往往会影响到建筑效果。基于计算的结构抗火设计300℃以后，强度下降速度增大；尤其当温度超过400℃方法可以根据建筑的设计情况计算分析火灾对结构的影时，强度开始急剧降低。据此，钢结构的临界温度可较保响，从而依据计算结果灵活确定结构的防护方

4、案。根据守地设定为300℃，或更保守地设定为200℃。也有文所选择的结构分析模型，基于计算的结构抗火设计方法献在进行钢结构性能化防火设计过程中，保守地将钢结又可分为基于构件抗火验算的设计方法和基于整体结构构的蠕变温度设为325℃。抗火验算的设计方法。进行结构整体抗火设计难度大，2．1．2利用结构分析理论计算临界温度计算复杂，故除特别重要的建筑和比较特殊的建筑外，一利用结构分析理论计算临界温度是通过计算构件在般结构可考虑采用基于构件抗火验算的设计方法。笔者火灾工况下的荷载比来确定临界温度。构件荷载比是指研究基于构件计算的抗火设计方法。火灾下构件的荷载效应设计值与常温下构件承载力设计1

5、钢桁架结构抗火设计要求值的比值。荷载比越大，临界温度越低。目前，结构抗火设计的性能判定标准主要是根据建钢桁架中杆件的受力形式基本为轴心受力，包括轴筑构件的失效标准来确定的，结构构件在火灾下是否失心受拉和轴心受压。对于轴心受拉钢构件，其临界温度效取决于其抗火能力与抗火需求的大小，当抗火能力大可根据截面强度荷载比R按表1确定。其中，截面强度于抗火需求时，结构构件可保证安全，这是按抗火承载力荷载比R按式(1)计算。极限状态进行结构抗火设计的基本要求。这一要求可以R-(1)通过以下三种验算方法实现：(1)时间验算法。该法要求在各种荷载效应组合下，式中：N为火灾时构件的轴向拉力设计值；A为构

6、件的结构构件的耐火时间应不小于规定的耐火极限。目前按净截面面积；f为常温下钢材的强度设计值。现行防火规范进行的结构耐火设计就基于此法。对于轴心受压钢构件，达到抗火承载能力极限状态(2)承载力法。在规定的耐火时间内，结构构件的承时构件可能发生强度破坏，也可能发生失稳破坏，故其临载力应不小于火灾下各种荷载产生的组合效应。界温度要根据截面强度荷载比R与稳定荷载比R分别确(3)临界温度法。所谓临界温度是指火灾下结构构定，并取两者中的较小者作为构件的临界温度。由截面件在各种荷载效应组合下达到抗火承载力极限状态时构强度荷载比R计算临界温度时，可按表1确定，由稳定荷件最不利截面上的温度。临界温度

7、越低，构件抗火能力载比R计算临界温度时，可按表2确定，表中为构件的494FireScienceandTechnology，May2014，Vol33，No．5长细比，，v为常温下钢材的屈服强度。其中，R按式(1)按下述公式计算：计算，R按式(2)计算。对称羽流的火焰高度如式(3)所示。Zl一0．166邝(3)式中：z为火焰高度，m；Qo为火源的对流热释放速率，式中：N为火灾时构件的轴向压力设计值；A为构件的毛通常可认为Q。一0．7Q，其中Q为火源的总热释放速率，截面面