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海南鋼結(jié)構(gòu)教您：修建構(gòu)造耐火功能分析

查看次數(shù)：2525 發(fā)表時(shí)間：2015-6-10
　　海南鋼結(jié)構(gòu)教您：修建構(gòu)造耐火功能分析


修建構(gòu)造耐火功能分析

介紹了首要的修建構(gòu)造形式以及各種修建構(gòu)造耐火功能的特點(diǎn)、影響修建構(gòu)造耐火功能的首要因素、火災(zāi)下修建構(gòu)造及構(gòu)件極限狀況的界說(shuō)、修建構(gòu)造耐火時(shí)間核算模型的選取辦法及核算步驟、鋼構(gòu)造和混凝土構(gòu)造的耐火時(shí)間核算辦法、全體構(gòu)造耐火時(shí)間核算的辦法和步驟等。
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一、影響修建構(gòu)造耐火功能的因素

(一)構(gòu)造類(lèi)型

1.鋼構(gòu)造

鋼構(gòu)造是由鋼材制作構(gòu)造，包括鋼框架構(gòu)造、鋼網(wǎng)架構(gòu)造和鋼網(wǎng)殼構(gòu)造、大跨交叉梁系構(gòu)造。鋼構(gòu)造具有施工機(jī)械化程度高、抗震功能好等優(yōu)點(diǎn)，但鋼構(gòu)造的最大缺點(diǎn)是耐火功能較差，需要采取涂覆鋼構(gòu)造防火涂料等防火措施才能耐受必定規(guī)劃的火災(zāi)。在高大空間等鋼構(gòu)造修建中，在進(jìn)行鋼構(gòu)造耐火功能分析的基礎(chǔ)上，如果火災(zāi)下鋼構(gòu)造周?chē)臏囟容^低，并能堅(jiān)持構(gòu)造安全時(shí)，鋼構(gòu)造可不必采取防火措施。

2.鋼筋混凝土構(gòu)造

鋼筋混凝土構(gòu)造是在混凝土配置鋼筋構(gòu)成的構(gòu)造，混凝土首要接受壓力，鋼筋首要接受拉力，二者共同承當(dāng)荷載。當(dāng)修建構(gòu)造耐火重要性較高，火災(zāi)荷載較大、人員密度較大或修建構(gòu)造受力復(fù)雜的場(chǎng)合時(shí)，鋼筋混凝土構(gòu)造的耐火才能也可能不滿(mǎn)意需求。這時(shí)，需要進(jìn)行鋼筋混凝土構(gòu)造及構(gòu)件的耐火功能評(píng)估，確定構(gòu)造的耐火功能是不是滿(mǎn)意需求。

3.鋼-混凝土組合構(gòu)造

(1)型鋼混凝土構(gòu)造。型鋼混凝土構(gòu)造是將型鋼埋入鋼筋混凝土構(gòu)造構(gòu)成一種組合構(gòu)造，截面形式如圖5-4-15所示。適合大跨、重載構(gòu)造。由于型鋼被混凝土包裹，火災(zāi)下鋼材的溫度較低，型鋼混凝土構(gòu)造的耐火功能較好。

(2) 鋼管混凝土構(gòu)造。鋼管混凝土構(gòu)造是由鋼和混凝土兩種材料組成的，它充分發(fā)揮了鋼和混凝土兩種材料的優(yōu)點(diǎn)，具有承載才能高、延性好等優(yōu)點(diǎn)。鋼管混凝土構(gòu)造中，由于混凝土的存在可降低鋼管的溫度，鋼管的溫度比沒(méi)有混凝土?xí)r要低得多。通常情況下，鋼管混凝土構(gòu)造中的鋼管需要進(jìn)行防火保護(hù)。鋼管混凝土柱截面如圖 5-4-16所示。


(二)荷載比

荷載比為構(gòu)造所承當(dāng)?shù)暮奢d與其極限荷載的比值�；馂�(zāi)下，構(gòu)造接受的荷載總體不變，而隨溫度升高，材料強(qiáng)度降低，構(gòu)件的承載才能降低。當(dāng)構(gòu)件的荷載達(dá)到極限荷載，構(gòu)件就達(dá)到了火災(zāi)下的承載才能，構(gòu)件就達(dá)到了耐火極限狀況，開(kāi)始倒塌破壞，這時(shí)的耐火時(shí)間為耐火極限。荷載比越大，構(gòu)件的耐火極限越小，荷載比是影響構(gòu)造及構(gòu)件耐火功能的首要因素之一。

(三)火災(zāi)規(guī)劃

火災(zāi)規(guī)劃包括火災(zāi)溫度和火災(zāi)持續(xù)時(shí)間。火災(zāi)高溫是構(gòu)件升溫的源泉，它經(jīng)過(guò)對(duì)流和輻射兩種傳熱方式將熱量從修建內(nèi)空氣向構(gòu)件傳遞。作為構(gòu)件升溫的驅(qū)動(dòng)者，火災(zāi)規(guī)劃對(duì)構(gòu)件溫度場(chǎng)有明顯的影響。當(dāng)火災(zāi)高溫持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，構(gòu)件的升溫也較高。

(四)構(gòu)造及構(gòu)件溫度場(chǎng)

溫度越高，材料功能劣化越嚴(yán)重，構(gòu)造及構(gòu)件的溫度場(chǎng)是影響其耐火功能的首要因素之一。材料的熱工功能直接影響構(gòu)件的升溫快慢，從而決定了火災(zāi)下構(gòu)造及構(gòu)件的溫度場(chǎng)分布。

二、構(gòu)造耐火功能分析的意圖及判定標(biāo)準(zhǔn)

構(gòu)造耐火功能分析的意圖就是驗(yàn)算構(gòu)造和構(gòu)件的耐火功能是不是滿(mǎn)意現(xiàn)行規(guī)范需求。構(gòu)造的耐火功能分析通常有兩種辦法：第一種驗(yàn)算構(gòu)造和構(gòu)件的耐火極限是不是滿(mǎn)意規(guī)范的需求;第二種即在規(guī)范規(guī)定的耐火極限時(shí)的火災(zāi)溫度場(chǎng)作用下，構(gòu)造和構(gòu)件的承載才能是不是大于荷載效應(yīng)組合。這兩種辦法是等效的。

(一)耐火極限需求

構(gòu)件的耐火極限需求應(yīng)符合《修建設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016、《高層民用修建設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045及其他相關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的需求一致。

(二)構(gòu)件抗火極限狀況設(shè)計(jì)需求

《修建鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)范》(國(guó)標(biāo)報(bào)批稿)提出了基于核算的構(gòu)造及構(gòu)件抗火驗(yàn)算辦法。火災(zāi)發(fā)生的概率很小，是一種偶爾荷載工況。因此，火災(zāi)下構(gòu)造的驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)可放寬。根據(jù)《修建鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)范》(國(guó)標(biāo)報(bào)批稿)，火災(zāi)下只進(jìn)行全體構(gòu)造或構(gòu)件的承載才能極限狀況的驗(yàn)算，不需要正常使用極限狀況的驗(yàn)算。構(gòu)件的承載才能極限狀況包括以下幾種情況：

①軸心受力構(gòu)件截面屈服;

②受彎構(gòu)件產(chǎn)生足夠的塑性鉸而成為可變機(jī)構(gòu);

③構(gòu)件全體喪失穩(wěn)定;

④構(gòu)件達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。關(guān)于通常的修建構(gòu)造，可只驗(yàn)算構(gòu)件的承載才能，關(guān)于重要的修建構(gòu)造還要進(jìn)行全體構(gòu)造的承載才能驗(yàn)算。

三、核算分析模型

抗火驗(yàn)算時(shí)修建構(gòu)造耐火功能核算(通常也可稱(chēng)為抗火驗(yàn)算)通常有三種辦法：第一種采取全體構(gòu)造的核算模型;第二種采取子構(gòu)造的核算模型;第三種采取單一構(gòu)件核算模型。《修建鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)范》(CECS200:2006)和廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)《修建混凝土構(gòu)造耐火設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》(DBJ/T 15-81-2011)規(guī)定，關(guān)于高度大于100m的高層修建構(gòu)造宜采用全體核算模型進(jìn)行構(gòu)造的抗火核算，單層和多層修建構(gòu)造可只進(jìn)行構(gòu)件的抗火驗(yàn)算。

實(shí)際修建構(gòu)造中，構(gòu)件老是和其他構(gòu)件相互作用，獨(dú)立構(gòu)件是不存在的。因此，研究構(gòu)件的耐火功能需要考慮構(gòu)件的邊界條件。歐洲規(guī)范規(guī)定，進(jìn)行構(gòu)件耐火功能分析時(shí)，構(gòu)件的邊界條件可取受火前的邊界條件，并在受火過(guò)程中堅(jiān)持不變。海南鋼結(jié)構(gòu)