DGTJ 08-008-2017 建筑钢结构防火技术规程

上海市工程建设规范建筑钢结构防火技术规程DG/TJ08一008一2017J10041一2017主编单位:同济大学上海市消防协会批准部门:上海市住房和城乡建设管理委员会施行日期:2017年7月1日2017上海上海市住房和城乡建设管理委员会文件沪建标定[2017]186号上海市住房和城乡建设管理委员会关于批准《建筑钢结构防火技术规程》为上海市工程建设规范的通知各有关单位:由同济大学、上海市消防协会主编的《建筑钢结构防火技术规程》,经审核,现批准为上海市工程建设规范,统一编号为DG/TJ08—008—2017,自2017年7月1日起实施,原标准《建筑钢结构防火技术规程》(DG/TJ08—008—2000)同时废止。本规范由上海市住房和城乡建设管理委员会负责管理,同济大学负责解释。特此通知。上海市住房和城乡建设管理委员会二。一七年二月二十八日—1—根据上海市城乡建设和交通委员会《关于印发〈2013年上海市工程建设规范和标准设计编制计划〉的通知》(沪建交[2013]1236号)的要求,由同济大学、上海市消防协会会同有关单位组成修订编制小组,对《建筑钢结构防火技术规程》DG/TJ08—008—2000进行了全面修订。在修订过程中,修订组开展了专题研究,经广泛调查研究,认真总结实践经验,参考有关国际标准和国外先进标准,并在广泛征求意见的基础上,最后经有关部门及专家共同审查定稿。本规程的主要内容有:1总则;2术语和符号;3基本规定;4防火保护措施与构造;5材料特性;6火灾升温曲线与钢构件升温计算;7钢结构耐火验算与防火保护设计;8组合构件耐火验算与防火保护设计;9防火保护工程的施工与验收。各有关单位及人员在本规程执行过程中,如有意见或建议,请反馈至同济大学土木工程学院建筑工程系《建筑钢结构防火技术规程》管理组(地址:上海市四平路1239号;邮编:200092;E-mail:firelab@qq.com),或上海市建筑建材业市场管理总站(地址:上海市小木桥路683号;邮编:200032;E-mail:shgcjsgf@163.com),以便今后修订时参考。主编单位:同济大学上海市消防协会参编单位:上海市消防局公安部上海消防研究所上海交通大学华东建筑设计研究院有限公司—2—上海市建筑科学研究院(集团)有限公司上海中建建筑设计院有限公司上海中巍结构设计事务所有限公司上海宝冶集团有限公司宝钢钢构有限公司北京赛格斯科技有限公司美建建筑系统(中国)有限公司阿克苏诺贝尔防护涂料(苏州)有限公司上海平海涂料有限公司主要起草人:李国强沈友弟胡波蒋首超楼国彪施棵赵金城汪大绥宋飞赵津宋立群黄铁军贺军利许清风陈玲珠贺明玄郭宇飞遇瑞葛俊伟强旭红唐小燕王烨华贾水钟蔡建中吴梓玮赵爱平主要审查人:袁勇周建龙王孔藩韩新刘高文上海市建筑建材业市场管理总站2017年2月—1—1总则 12术语和符号 22.1术语 22.2符号 33基本规定 83.1防火要求 83.2防火设计 84防火保护措施与构造 124.1防火保护措施 124.2防火保护构造 135材料特性 205.1钢材 205.2混凝土 215.3防火保护材料 246火灾升温曲线与钢构件升温计算 266.1火灾升温曲线 266.2钢构件升温计算 267钢结构耐火验算与防火保护设计 307.1承载力法 307.2临界温度法 358组合构件耐火验算与防火保护设计 428.1钢管混凝土柱 428.2压型钢板组合楼板 518.3钢与混凝土组合梁 52—2—9防火保护工程的施工与验收 609.1一般规定 609.2防火保护材料进场 629.3防火涂料保护工程 649.4防火板保护工程 659.5柔性毡状材料防火保护工程 679.6混凝土、砂浆和砌体防火保护工程 689.7复合防火保护工程 689.8防火保护分项工程验收 69附录A防火保护层的施用厚度 71附录B防火涂料隔热性能试验方法 72附录C无防火保护钢构件的截面形状系数 76附录D有防火保护钢构件的截面形状系数 77附录E标准火灾下钢构件的升温 79附录F标准火灾下钢管混凝土柱的承载力系数 91附录G标准火灾下钢管混凝土柱防火保护层的设计厚度 93附录H火灾下组合楼板考虑薄膜效应时的承载力 105附录J施工现场质量管理检查记录 109附录K钢结构防火保护检验批质量验收记录 110附录L钢结构防火保护分项工程质量验收记录 116本规程用词说明 117引用标准名录 118条文说明 119contents1Generalprovisions 12Termsandsymbols 22.1Termsanddefinitions 22.2symbols 33Basicrequirementsforstructuralfiredesign 83.1Generalrequirement 83.2structuralfiredesign 84Fireprotectionmeasuresandconstruction 124.1Fireprotectionmeasures 124.2Fireprotectionconstruction 135Materialproperties 205.1steel 205.2concrete 215.3Fireproofmaterials 246Temperature-timecurveoffireandsteelmember 266.1Temperature-timecurveoffire 266.2ThermalanalysisofsteelmembereXposedtofire 267Fireresistancedesignofsteelstructures 307.1Bearingcapacityofsteelmemberateletemperatures 307.2criticaltemperatureofsteelmember 358Fireresistancedesignofsteel-concretecompositemembers 42—3—8.1concrete-filledsteeltubularcolumn 428.2steeldeck-concretecompositeslab 518.3steel-concretecompositebeam 529Acceptanceofconstructionqualityoffireprotection 609.1Generalrequirements 609.2Fireproofmaterialsenteringintoconstructionsite 629.3Fireprotectiondetailsofsprayingcoatingandintumescentcoating 649.4Fireprotectionoffireboards 659.5Fireprotectionofblankets 679.6Fireprotectionofconcrete,mortarandblocks 689.7combinedfireprotection 689.8Acceptanceconstructionqualityoffireprotection 69AppendiXAppendiXAAppendiXBAppendiXcAppendiXDAppendiXEAppendiXFAppendiXGconversionoffireprotectionthickness 71Testmethodforequivalentthermalconductivityoffirecoating 72sectionfactorofunprotectedsteelmember76sectionfactoroffire-protectedsteelmember77Temperatureofsteelmemberinstandardfire7979Loadcapacityfactorofconcrete-filledtubularcolumninstandardfire…………91Designthicknessoffireprotectionforconcrete-filledtubularcolumninstandardfire9393—4—AppendiXHAppendiXHAppendiXJAppendiXKAppendiXLFireresistanceofcompositeslabwhenconsideringmembraneaction 105Qualityrecordofconstructionmanagementinsite 109Qualityacceptancerecordofinspectionlotoffire-protectionforsteelstructures 110Qualityacceptancerecordofitemprojectoffire-protectionforsteelstructures 116EXplanationofwordinginthiscode 117Listofquotedstandard 118EXplanationofprovisions 119—5—1总则1●0●1为了合理进行建筑钢结构防火设计,保证施工质量,规范验收和维护管理,减少火灾危害,保护人身和财产安全,制定本规程。1●0●2本规程适用于工业与民用建筑中的钢结构以及钢管混凝土柱、压型钢板-混凝土组合楼板、钢与混凝土组合梁等组合构件的防火设计及其防火保护的施工与验收。1●0●3建筑钢结构的防火设计及其防火保护的施工与验收应遵循国家的有关方针政策,做到安全适用、技术先进、经济合理。1●0●4建筑钢结构的防火设计及其防火保护的施工与验收,除应符合本规程的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。—1—2术语和符号2.1术语2.1.1耐火钢fire-resisantst在600℃温度时的屈服强度不小于其常温屈服强度2/3的钢材。在钢管中填充混凝土而形成,且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。由混凝土翼板和钢梁通过抗剪连接件组合而成,并能整体受力的梁。在压型钢板上浇筑混凝土,并能共同受力的楼板。2.1.5截面形状系数sectionfactor钢构件的受火表面积与其相应的体积之比。在标准耐火试验中,耐火试验炉内的空气平均温度随时间变化的曲线。2.1.7标准火灾standardfire热烟气温度按标准火灾升温曲线确定的火灾。钢构件受标准火灾作用后的温度与其受实际火灾作用时达到相同温度的时间。—2—结构(构件)因其温度变化所产生的结构内力和变形。2.1.10耐火承载力极限状态firelimitstate结构或构件受火灾作用达到不能承受外部作用或不适于继续承载的变形的状态。2.1.11荷载比loadratio火灾下结构或构件的荷载效应设计值与其常温下的承载力设计值的比值。2.1.12临界温度criticaltemperature钢构件受火灾作用达到其耐火承载力极限状态时的温度。2.2符号2.2.1材料性能cc—混凝土的比热容;ci—防火保护层的比热容;cs—钢材的比热容;Ec—常温下混凝土的弹性模量;EcT—高温下混凝土的弹性模量;Es—常温下钢材的弹性模量;EsT—高温下钢材的弹性模量;f—常温下钢材的强度设计值;fc—常温下混凝土的轴心抗压强度设计值;fck—常温下混凝土的轴心抗压强度标准值;fcT—高温下的轴心抗压强度设计值;ft—常温下混凝土的抗拉强度设计值;fT—高温下钢材的强度设计值;Ri—防火保护层的等效热阻;αc—混凝土的热膨胀系数;αs—钢材的热膨胀系数;—3—λc—混凝土的热传导系数;λi—防火保护材料的等效热传导系数;λs—钢材的热传导系数;Pi—防火保护层的密度;Ps—钢材的密度;Pc—混凝土的密度。M—构件的最大弯矩设计值或最不利截面处的弯矩设计值;MX,My—分别为构件同一截面处绕父轴和y轴的弯矩设计值;Mp—塑性弯矩;M十—常温下钢与混凝土组合梁的正弯矩承载力;M——常温下钢与混凝土组合梁的负弯矩承载力;MEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(十),T)—高温下钢与混凝土组合梁的正弯矩承载力;MT——高温下钢与混凝土组合梁的负弯矩承载力;Mu—常温下钢管混凝土受纯弯时的抗弯承载力设计值;N—火灾下构件的轴拉(压)力设计值;Nu—常温下轴心受压钢管混凝土短柱的抗压承载力设计值;N*—常温下钢管混凝土柱的抗压承载力设计值;Rd—结构构件抗力的设计值;SGK—按永久荷载标准值计算的荷载效应值;Sm—荷载(作用)效应组合的设计值;SQK—按楼面或屋面活荷载标准值计算的荷载效应值;STK—按火灾下结构的温度标准值计算的作用效应值;—4—SWK—按风荷载标准值计算的荷载效应值。2.2.3几何参数A—毛截面面积;Ac—钢管混凝土柱中混凝土的截面面积;An—净截面面积;As—钢管混凝土柱中钢管的截面面积;C—截面周长;D—钢管混凝土柱的截面高度;di—防火保护层的厚度;F—单位长度构件的受火表面积;Fi—有防火保护钢构件单位长度的受火表面积;h—构件的截面高度或楼板的厚度;hc1—混凝土翼板的厚度;hc2—压型钢板托板的高度;hcb—混凝土翼板的等效厚度;hs—钢梁的高度;hw—钢梁腹板的高度;l—长度或跨度;lo—计算长度;ttf—钢梁上翼缘的厚度;tw—钢梁腹板的厚度;tbf—钢梁下翼缘的厚度;V—单位长度钢构件的体积;w—毛截面模量;wX,wy—分别为绕x轴和y轴的毛截面模量;wn—净截面模量;wnX,wny—分别为绕x轴和y轴的净截面模量;wP—截面塑性模量。—5—t—火灾持续时间;td—构件的实际耐火极限;tm—构件的设计耐火极限;te—等效曝火时间;Tc—混凝土的温度;Td,TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d),TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)—构件的临界温度;Tg—火灾发展到t时刻的热烟气平均温度;Tgo—火灾前室内环境的温度;Tm—在设计耐火极限时间内构件的最高温度;Ts—钢材或钢构件的温度;Tso—钢材或钢构件的初始温度;△t—时间步长;△Ts—钢构件在△t内的温升。2.2.5其他耐火计算相关参数F/V—无防火保护构件的截面形状系数;Fi/V—有防火保护构件的截面形状系数;KT—火灾下钢管混凝土柱的承载力系数;R,R/,REQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),X),REQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),Y)—荷载比;α—综合热传递系数;αb—高温下受弯钢构件的稳定验算参数;αc—热对流传热系数或高温下轴心受压钢构件的稳定验算参数;αr—热辐射传热系数;βmX,βmY—弯矩作用平面内的等效弯矩系数;βtX,βtY—弯矩作用平面外的等效弯矩系数;Y,YX,YY,Ym—截面塑性发展系数;YOT—结构重要性系数;YG—永久荷载的分项系数;εr—综合辐射率;—6—η—截面影响系数;ηCT—高温下混凝土的轴心抗压强度折减系数;ηST—高温下钢材的屈服强度折减系数;λ,λX,λy—构件的长细比;λ0—弹塑性失稳的界限长细比;λp—弹性失稳的界限长细比;σ—斯蒂芬-波尔兹曼常数;φ,φX,φy—常温下轴心受压钢构件的稳定系数;φb,φbX,φby—常温下受弯钢构件的稳定系数;φT,φXT,φyT—高温下轴心受压钢构件的稳定系数;φbT,φbXT,φbyT—高温下受弯钢构件的稳定系数;φf—楼面或屋面活荷载的频遇值系数;φq—楼面或屋面活荷载的准永久值系数;φw—风荷载的频遇值系数;XCT—高温下混凝土的弹性模量折减系数;XST—高温下钢材的弹性模量折减系数。—7—3基本规定3.1防火要求3.1.1钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级,按照现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的规定确定。柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同,楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同,屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同。3.1.2钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时,应采取防火保护措施。3.1.3钢结构节点的防火保护应与被连接构件中防火保护要求最高者相同。3.1.4钢结构的防火设计文件应注明建筑的耐火等级、构件的设计耐火极限、构件的防火保护措施、防火材料的性能要求及设计指标。3.1.5当施工所用防火保护材料的等效热传导系数与设计文件要求不一致时,应根据防火保护层的等效热阻相等的原则确定保护层的施用厚度,并应经设计单位认可。对于非膨胀型钢结构防火涂料、防火板,可按本规程附录A确定防火保护层的施用厚度;对于膨胀型防火涂料,可根据涂层的等效热阻直接确定其施用厚度。3.2防火设计3.2.1钢结构应按结构耐火承载力极限状态进行耐火验算与防—8—火设计。3.2.2钢结构耐火承载力极限状态的最不利荷载(作用)效应组合设计值,应考虑火灾时结构上可能同时出现的荷载(作用),按下列组合值中的最不利值确定:Sm=Y0T(YGSGK十STK十φfSQK)(3●2●2-1)Sm=Y0T(YGSGK十STK十φqSQK十φWSWK)(3●2●2-2)式中:Sm—荷载(作用)效应组合的设计值;SGK—按永久荷载标准值计算的荷载效应值;STK—按火灾下结构的温度标准值计算的作用效应值;SQK—按楼面或屋面活荷载标准值计算的荷载效应值;SWK—按风荷载标准值计算的荷载效应值;Y0T—结构重要性系数;对于耐火等级为一级的建筑,Y0T=1●1;对于其他建筑,Y0T=1●0;YG—永久荷载的分项系数,一般可取YG=1●0;当永久荷载有利时,取YG=0●9;φW—风荷载的频遇值系数,取φW=0●4;φf—楼面或屋面活荷载的频遇值系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取值;φq—楼面或屋面活荷载的准永久值系数,应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB50009的规定取值。3.2.3钢结构的防火设计应根据结构的重要性、结构类型和荷载特征等选用基于整体结构耐火验算或基于构件耐火验算的防火设计方法,并应符合下列规定:1跨度不小于60m的大跨度钢结构,宜采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法。2预应力钢结构和高度不小于100m的高层建筑钢结构,应采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法。3.2.4基于整体结构耐火验算的钢结构防火设计方法应符合下列规定:—9—1各防火分区应分别作为一个火灾工况并选用最不利火灾场景进行验算。2应考虑结构的热膨胀效应、结构材料性能受高温作用的影响,必要时,还应考虑结构几何非线性的影响。3.2.5基于构件耐火验算的钢结构防火设计方法应符合下列规定:1计算火灾下构件的组合效应时,对于受弯构件、拉弯构件和压弯构件等以弯曲变形为主的构件,可不考虑热膨胀效应,且火灾下构件的边界约束和在外荷载作用下产生的内力可采用常温下的边界约束和内力,计算构件在火灾下的组合效应;对于轴心受拉、轴心受压等以轴向变形为主的构件,应考虑热膨胀效应对内力的影响。2计算火灾下构件的承载力时,构件温度应取其截面的最高平均温度,并应采用结构材料在相应温度下的强度与弹性模量。3.2.6钢结构构件的耐火验算和防火设计,可采用耐火极限法、承载力法或临界温度法。1耐火极限法在设计荷载作用下,火灾下钢结构构件的实际耐火极限不应小于其设计耐火极限,按式(3.2.6-1)进行验算。其中,构件的实际耐火极限可按照现行国家标准《建筑构件耐火试验方法》GB/T9978通过试验测定,或按照本规程有关规定计算确定。tm≥td(3.2.6-1)式中:tm—火灾下钢结构构件的实际耐火极限;td—钢结构构件的设计耐火极限,应按第3.1.1条的规定确定。2承载力法在设计耐火极限时间内,火灾下钢结构构件的承载力设计值不应小于其最不利的荷载(作用)组合效应设计值,按式(3.2.6-2)—10—进行验算。Rd≥sm(3●2●6-2)式中:Rd—结构构件抗力的设计值,应根据本规程第7、8章的规定确定;sm—荷载(作用)效应组合的设计值,应按第3●2●2条的规定确定。3临界温度法在设计耐火极限时间内,火灾下钢结构构件的最高温度不应高于其临界温度,按式(3●2●6-3)进行验算。Td≥Tm(3●2●6-3)式中:Td—构件的临界温度,应根据本规程第7、8章的规定确定;Tm—在设计耐火极限时间内构件的最高温度,应根据本规程第6章的规定确定。—11—4防火保护措施与构造4.1防火保护措施4.1.1钢结构的防火保护措施应根据钢结构的结构类型、设计耐火极限和使用环境等因素,按照下列原则确定:1防火保护施工时,不产生对人体有害的粉尘或气体。2钢构件受火后发生允许变形时,防火保护不发生结构性破坏与失效。3施工方便且不影响前续已完工的施工及后续施工。4具有良好的耐久、耐候性能。4.1.2钢结构的防火保护可采用下列措施之一或其中几种的复合:1喷涂(抹涂)防火涂料。2包覆防火板。3包覆柔性毡状隔热材料。4外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体。5水冷却。6单面屏蔽,在钢构件的迎火面设置阻火屏障。4.1.3钢结构采用喷涂防火涂料保护时,应符合下列规定:1室内隐蔽构件,宜选用非膨胀型防火涂料。2设计耐火极限大于1.50h的构件,不宜选用膨胀型防火涂料。3室外、半室外钢结构采用膨胀型防火涂料时,应选用符合环境对其性能要求的产品。4非膨胀型防火涂料涂层的厚度不应小于10mm。—12—5防火涂料与防腐涂料应相容、匹配。4.1.4钢结构采用包覆防火板保护时,应符合下列规定:1防火板应为不燃材料,且受火时不应出现炸裂和穿透裂缝等现象。2防火板的包覆应根据构件形状和所处部位进行构造设计,并应采取确保安装牢固稳定的措施。3固定防火板的龙骨及粘结剂应为不燃材料。龙骨应便于与构件及防火板连接,粘结剂在高温下应能保持一定的强度,并应能保证防火板的包敷完整。4.1.5钢结构采用包覆柔性毡状隔热材料保护时,应符合下列规定:1不应用于易受潮或受水的钢结构。2在自重作用下,毡状材料不应发生压缩不均的现象。4.1.6钢结构采用外包混凝土、金属网抹砂浆或砌筑砌体保护时,应符合下列规定:1外包混凝土时,混凝土的强度等级不宜低于C20。2外包金属网抹砂浆时,砂浆的强度等级不宜低于M5;金属丝网的网格不宜大于20mm,丝径不宜小于0.6mm;砂浆最小厚度不宜小于25mm。3砌筑砌体时,砌块的强度等级不宜低于MU10。4.2防火保护构造4.2.1钢结构采用喷涂非膨胀型防火涂料保护时,其防火保护构造宜按图4.2.1选用。有下列情况之一时,宜在涂层内设置与钢构件相连接的镀锌铁丝网或玻璃纤维布:1构件承受冲击、振动荷载。2防火涂料的粘结强度不大于0.05Mpa。3构件的腹板高度大于500mm且涂层厚度不小于30mm。—13—4构件的腹板高度大于500mm且涂层长期暴露在室外。图4.2.1防火涂料的保护构造图4.2.2钢结构采用包覆防火板保护时,钢柱的防火保护构造宜按图4.2.2-1选用,钢梁的防火保护构造宜按图4.2.2-2选用。—14—图4.2.2-1防火板保护钢柱的构造图—15—图4.2.2-2防火板保护钢梁的构造图4.2.3钢结构采用包覆柔性毡状隔热材料保护时,其防火保护构造宜按图4.2.3选用。图4.2.3柔性毡状隔热材料的防火保护构造图—16—4.2.4钢结构采用外包混凝土或砌筑砌体保护时,其防火保护构造宜按图4.2.4选用,外包混凝土宜配构造钢筋。图4.2.4外包混凝土的防火保护构造图4.2.5钢结构采用复合防火保护时,钢柱的防火保护构造宜按图4.2.5-1~4.2.5-2选用,钢梁的防火保护构造宜按图4.2.5-3选用。—17—图4.2.5-1钢柱采用防火涂料和防火板复合保护的构造图图4.2.5-2钢柱采用柔性毡和防火板复合保护的构造图—18—图4.2.5-3钢梁采用防火涂料和防火板复合保护的构造图—19—5材料特性5.1钢材5.1.1高温下钢材的物理参数应按表5.1.1确定。表5.1.1高温下钢材的物理参数参数符号数值单位热膨胀系数αs1.4×105热传导系数λs45比热容cs600J/(kg●℃)密度Ps7850kg/m35.1.2高温下结构钢的强度设计值应按式(5.1.2)计算。fT=ηsTf(5.1.2-1)(1.01.(1.01.24×10—8TEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(3),s)—2.096×10—5TEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),s)ηsTηsT(0.5Ts/2000(5.1.2-2)式中:fT—高温下钢材的强度设计值(N/mm2);ηsT—高温下钢材的屈服强度折减系数;f—常温下钢材的强度设计值(N/mm2),应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定取值;Ts—钢材的温度(℃)。5.1.3高温下结构钢的弹性模量应按式(5.1.3)计算。—20—版权所有不得转载印版权所有不得转载印式中:EST—高温下钢材的弹性模量(N/mm2);ES—常温下钢材的弹性模量(N/mm2),应按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定取值;XXST—高温下钢材的弹性模量折减系数。定。其中,屈服强度折减系数ηST应按式(5●1●4)计算。5515高温下耐火钢的弹性模量可按本规程第513条式5.2混凝土5●2●1高温下普通混凝土的热工参数应按下列规定确定:1热膨胀系数αc应为1●8×10—5m/(m●℃),密度Pc应为2300kg/m3。—21—2热传导系数λc应按式(5.2.1-1)计算。3比热容cc应按式(5.2.1-2)计算。cc=890十56.2—3.4(5.2.1-2)式中:Tc—混凝土的温度(℃);λc—混凝土的热传导系数[w/(m●℃)];cc—混凝土的比热容[J/(kg●℃)]。5.2.2高温下普通混凝土的轴心抗压强度、弹性模量应分别按式(5.2.2-1)和式(5.2.2-2)确定。fcT=ηcTfc(5.2.2-1)EcT=XcTEc(5.2.2-2)式中:fcT—温度为Tc时混凝土的轴心抗压强度设计值(N/mm2);fc—常温下混凝土的轴心抗压强度设计值(N/mm2),应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010取值;EcT—高温下混凝土的弹性模量(N/mm2);Ec—常温下混凝土的弹性模量(N/mm2),应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010取值;ηcT—高温下混凝土的轴心抗压强度折减系数;对于强度等级不大于C60的混凝土,应按表5.2.2取值;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定;XcT—高温下混凝土的弹性模量折减系数;对于强度等级不大于C60的混凝土,应按表5.2.2取值;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定。—22—表5.2.2高温下普通混凝土的轴心抗压强度折减系数ηCT及弹性模量折减系数XCTTC(℃)20100200300400500600700800900100011001200ηCT1.001.000.950.850.750.600.450.300XCT05.2.3高温下轻骨料混凝土的热工性能应按下列规定确定:1热膨胀系数αC应为0.8×10—5m/(m●℃),密度PC应在1600kg/m3~2300kg/m3间取值。2热传导系数λC应按式(5.2.3)计算。3比热容cC应为840J/(3比热容cC应为840J/(kg℃)。5.2.4高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度和弹性模量可按本规程第5.2.2条式(5.2.2)计算。当轻骨料混凝土的强度等级不大于C60时,高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度折减系数ηCT、弹性模量折减系数XCT可按表5.2.4确定;其他温度下的值,可采用线性插值方法确定。表5.2.4高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度折减系数ηCT及弹性模量折减系数XCTTC(℃)20100200300400500600700800900100011001200ηCT1.001.001.001.000.880.760.640.520XCT05.2.5高温下其他类型混凝土的热工性能与力学性能,应通过试验确定。—23—5.3防火保护材料5.3.1非膨胀型钢结构防火涂料在标准火灾下的等效热传导系数可按以下方法之一确定:1按照现行国家标准《钢结构防火涂料》GB14907的相关规定进行防火涂料耐火极限试验,并根据钢试件的实测升温曲线和试件的保护层厚度按式(5.3.1)计算等效热传导系数。2按照本规程附录B规定的方法。权所有，不得转载权所有，不得转载式中:λi—等效热传导系数[w/(m.℃)];di—防火保护层的厚度(m);Fi/v—有防火保护钢试件的截面形状系数(m—1),应按本规程第6.2.2条计算;Ts—钢试件的平均温度(℃),取540℃;Ts0—试验开始时钢试件的温度,可取20℃;t0—钢试件的平均温度达到540℃的时间(s)。5.3.2膨胀型防火涂料保护层在标准火灾下的等效热阻,可按以下方法之一确定:1按照国家标准《钢结构防火涂料》GB14907的相关规定进行防火涂料耐火极限试验,并根据钢试件的实测升温曲线按式(5.3.2)计算膨胀型防火涂料保护层的等效热阻。2按照本规程附录B规定的方法。版权所有不得转载印版权所有不得转载印—24—式中:Ri—防火保护层的等效热阻(对应于该防火保护层厚度)(m2●℃/w);其他符号的含义同式(5●3●1)。5.3.3膨胀型防火涂料应给出最大使用厚度、最小使用厚度的等效热阻以及防火涂料使用厚度按最大使用厚度与最小使用厚度之差的1/4递增的等效热阻,其他厚度下的等效热阻可采用线性插值方法确定。5.3.4其他防火保护材料的等效热阻或等效热传导系数,应通过试验确定。—25—6火灾升温曲线与钢构件升温计算6.1火灾升温曲线6.1.1常见建筑的室内火灾升温曲线可按下列规定确定:1对于以纤维类物质为主的火灾,可采用标准火灾升温曲线,可按式(6.1.1-1)确定。Tg—Tg0=345lg(8t十1)(6.1.1-1)2对于以烃类物质为主的火灾,可采用碳氢升温曲线,可按式(6.1.1-2)确定。Tg—Tg0=1080×(10.325e—t/6—0.675e—2.5t)(6.1.1-2)式中:t—火灾持续时间(min);Tg—火灾发展到t时刻的热烟气平均温度(℃);Tg0—火灾前室内环境的温度(℃),可取20℃。6.1.2当能准确确定建筑的火灾荷载、可燃物类型及其分布、几何特征等参数时,可采用有科学依据的性能化设计方法,火灾升温曲线可按其他有可靠依据的火灾模型确定。6.1.3当实际火灾升温曲线不同于标准火灾升温曲线时,钢结构在实际火灾作用下的等效曝火时间te可按实际火灾升温曲线、时间轴、时刻t直线三者所围成的面积与标准火灾升温曲线、时间轴、时刻te直线三者所围成的面积相等的原则经计算确定。6.2钢构件升温计算6.2.1火灾下无防火保护钢构件的温度可按式(6.2.1)计算。版权所有不得转载印△Ts=α×△t(6.2.1-版权所有不得转载印—26—α=αc十αr(6.2.1-2)αr=εrσ(6.2.1-3)式中:t—火灾持续时间(s);△t—时间步长(s),取值不宜大于5s;△Ts—钢构件在时间(t,t十△t)内的温升(℃);Ts,Tg—分别为t时刻钢构件的内部温度和热烟气的平均温度(℃);P,cs—分别为钢材的密度(kg/m3)和比热[J/(kg●℃)];F/V—无防火保护钢构件的截面形状系数(m—1),可按本规程附录C计算;F—单位长度钢构件的受火表面积(m2/m);V—单位长度钢构件的体积(m3/m);α—综合热传递系数[w/(m2●℃)];αc—热对流传热系数[w/(m2●℃)],可取25w/(m2●℃);αr—热辐射传热系数[w/(m2●℃)];εr—综合辐射率,可按表6.2.1取值;σ—斯蒂芬-波尔兹曼常数,为5.67×10—8w/(m2●℃4)。当火灾为标准火灾时,无防火保护钢构件的温度也可按本规程附录E查表确定。表6.2.1综合辐射率εr钢构件形式综合辐射率εr四面受火的钢柱0.7钢梁上翼缘埋于混凝土楼板内,仅下翼缘、腹板受火0.5混凝土楼板放置在上翼缘上翼缘的宽度与梁高之比≥0.50.5上翼缘的宽度与梁高之比<0.50.70.7—27—6.2.2火灾下有防火保护钢构件的温度可按式(6.2.2-1)计算。△TS=α×△t(6.2.2-1)1当防火保护层为非轻质防火保护层,即2picidiFi>pScSV时(6.2.2-2)2当防火保护层为轻质防火保护层,即2picidiFi≤pScSV时对于膨胀型防火涂料防火保护层(6.2.2-3)对于非膨胀型防火涂料、防火板等防火保护层式中:ci—防火保护材料的比热[J/(kg℃)];p式中:ci—防火保护材料的比热[J/(kg℃)];pi—防火保护材料的密度(kg/m3);Ri—防火保护层的等效热阻(m2●℃/w);λi—防火保护材料的等效热传导系数[w/(m●℃)];di—防火保护层的厚度(m);Fi/V—有防火保护钢构件的截面形状系数(m—1),可按本规程附录D计算;Fi—有防火保护钢构件单位长度的受火表面积(m2/m);对于外边缘型防火保护,取单位长度钢构件的防火保护材料内表面积;对于非外边缘型防火保护,取沿单位长度钢构件所测得的可能的矩形包装的最小内表面积;V—单位长度钢构件的体积(m3/m)。当火灾为标准火灾时,轻质防火保护层保护的钢构件的温度也可按本规程附录E查表确定。—28—6●2●3在标准火灾下,采用轻质防火保护层的钢构件的温度可按式(6●2●3)近似计算;在非标准火灾下,计算采用轻质防火保护层的钢构件的温度时,火灾时间t应采用按本规程第6●1●3条确定的等效曝火时间te。(623)式中:t—火灾持续时间(s)。t十Ts(623)式中:t—火灾持续时间(s)。—29—7钢结构耐火验算与防火保护设计7.1承载力法I基本钢构件7.1.1火灾下轴心受拉钢构件或轴心受压钢构件的强度应按式(7.1.1)验算。≤fT(7.1.1)式中:N—火灾下钢构件的轴拉力或轴压力设计值;An—钢构件的净截面面积;fT—高温下钢材的强度设计值,按本规程第5.1节的规定确定。7.1.2火灾下轴心受压钢构件的稳定性应按式(7.1.2)验算。φT=αcφ式中:N—火灾下钢构件的轴向压力设计值;A—钢构件的毛截面面积;(φT=αcφ式中:N—火灾下钢构件的轴向压力设计值;A—钢构件的毛截面面积;φT—高温下轴心受压钢构件的稳定系数;φ—常温下轴心受压钢构件的稳定系数,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定确定;αc—高温下轴心受压钢构件的稳定验算参数,应根据构件长细比和构件温度按表7.1.2确定。—30—表7.1.2高温下轴心受压钢构件的稳定验算参数αc构件材料结构钢构件耐火钢构件λ构件材料结构钢构件耐火钢构件λ\fy/235≤1050100150200250≤1050100150200250≤501.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.0001.000350温400度(℃)450500注:1表中λ为构件的长细比,fy为常温下钢材强度标准值。2温度不大于50℃时,αc可取1.0;温度大于50℃时,表中未规定温度时的αc应按线性插值方法确定。7.1.3火灾下单轴受弯钢构件的强度应按式(7.1.3)验算。式中:M—火灾下钢构件最不利截面处的弯矩设计值;wn—钢构件最不利截面的净截面模量;Y—截面塑性发展系数。7.1.4火灾下单轴受弯钢构件的稳定性应按式(7.1.4)验算。—31—MM式中:M—火灾下钢构件的最大弯矩设计值;w—按受压最大纤维确定的构件毛截面模量;φbT—高温下受弯钢构件的稳定系数;φb—常温下受弯钢构件的稳定系数,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定确定;当φb>0.6时,φb不作修正;αb—高温下受弯钢构件的稳定验算参数,应按表7.1.4确定。表7.1.4高温下受弯钢构件的稳定验算参数αb温度(℃)材料20100150200250300350400结构钢构件1.0000.9800.9660.9490.9290.9050.8960.917耐火钢构件1.0000.9880.9820.9780.9770.9780.9840.996温度(℃)材料450500550600650700750800结构钢构件0.9621.0271.0940.9610.9501.0111.000耐火钢构件1.0171.0521.4192.2562.6407.1.5火灾下拉弯或压弯钢构件的强度应按式(7.1.5)验算。式中:MX,My—火灾下最不利截面处对应于强轴x轴和弱轴y轴的弯矩设计值;wnX,wny—对强轴和弱轴的净截面模量;YX,Yy—绕强轴和绕弱轴弯曲的截面塑性发展系数。—32—版权所有不得转载印7.1.6火灾下压弯钢构件绕强轴父轴弯曲和绕弱轴y轴弯曲时的稳定性应分别按式(7.1.6-1)和式(7.1.6-2)验算版权所有不得转载印十十NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)XT=π2ESTA/(1.1λEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),X))NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)YT=π2ESTA/(1.1λEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),Y))式中:N—火灾下钢构件的轴向压力设计值;MX,MY—火灾下所计算钢构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩设计值;A—钢构件的毛截面面积;WX,WY—对强轴和弱轴按其最大受压纤维确定的毛截面模量;NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)XT,NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)YT—高温下绕强轴和弱轴弯曲的参数;λX,λY—对强轴和弱轴的长细比;φXT,φYT—高温下轴心受压钢构件对应于强轴和弱轴失稳的稳定系数,应按本规程第7.1.2条式(7.1.2-2)计算;φbXT,φbYT—高温下均匀弯曲受弯钢构件对应于强轴和弱轴(7.1.4-2)计算;η—截面影响系数,对于闭口截面,取0.7;对于其他βmX,βmY—弯矩作用平面内的等效弯矩系数,应按下列规定1)框架柱和两端支承的构件:①无横向荷载作用时:取βm=0.65十0.35M2/M1,M1和M2为端弯矩,使构件产生同向曲率(无反弯点)时取同号;—33—使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号,|M1|≥|M2|;②有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件产生同向曲率时,βm=1.0;使构件产生反向曲率时,βm=0.85;③无端弯矩但有横向荷载作用时:βm=1.0。2)悬臂构件和分析内力未考虑二阶效应的无支撑纯框架和弱支撑框架柱,βm=1.0。βtX,βty—弯矩作用平面外的等效弯矩系数,应按下列规定1)在弯矩作用平面外有支承的构件,应根据两相邻支承点间构件段内的荷载和能力情况确定:0.35M2/M1,M1和M2为在弯矩作用平面内的端弯矩,使构件产生同向曲率(无反弯点)时取同号;使构件产生反向曲率(有反弯点)时取异号,|M1|≥|M2|;②所考虑构件段有端弯矩和横向荷载同时作用时:使构件产生同向曲率时,βt=1.0;使构件产生反向曲率时,βt=1.0;③所考虑构件段无端弯矩但有横向荷载作用时:βt=1.0。2)弯矩作用平面外为悬臂的构件,βt=1.0。"钢框架梁、柱(7.1.7)验算。M≤fTWP(7.1.7)式中:M—火灾下钢框架梁上荷载产生的最大弯矩设计值,不考虑温度内力;WP—钢框架梁截面的塑性截面模量。7.1.8火灾下钢框架柱的稳定承载力可按式(7.1.8)验算。≤0.7fT(7.1.8)—34—式中:N—火灾下钢框架柱所受的轴压力设计值;A—钢框架柱的毛截面面积;φT—高温下轴心受压钢构件的稳定系数,应按式(7.1.2-2)计算,其中钢框架柱计算长度应按柱子长度确定。7.2临界温度法I基本钢构件的临界温度7.2.1轴心受拉钢构件的临界温度Td应根据截面强度荷载比R按表7.2.1确定,R应按式(7.2.1)计算。(7.2.1)式中:N—火灾下钢构件的轴拉力设计值;An—钢构件的净截面面积;f—常温下钢材的强度设计值。表7.2.1按截面强度荷载比R确定的钢构件的临界温度Td(℃)R0.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.90结构钢构件663641621601581562542523502481459435407耐火钢构件7187066946796616416185905575174664013137.2.2轴心受压钢构件的临界温度Td,应取临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d)、TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)中的较小者。临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d)应根据截面强度荷载比R按本规程第7.2.1条表7.2.1确定,R应按式(7.2.2-1)计算;临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)应根据构件稳定荷载比R/和构件长细比λ按表7.2.2确定,R/应按式(7.2.2-2)计算。(7.2.2-1)(7.2.2-2)—35—式中:N—火灾下钢构件的轴压力设计值;A—钢构件的毛截面面积;φ—常温下轴心受压钢构件的稳定系数。表7.2.2根据稳定荷载比RI确定的轴心受压钢构件的临界温度TEQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)(℃)构件材料结构钢构件耐火钢构件λ\≤50100150200≥250≤50100150200≥250R/0.306616606586586587217437617767860.356406406406406407097277437587670.406216236246256256977157277407500.456026086106116116827047137247320.505825905945965976666927027107170.555635715755775786466786906997030.605445535565595606236616756866910.655245315345375395966386556696760.705035075105125135626006236446550.754804814804814825215485675865960.804564504434424414684814924985040.854284123943903883993973953933930.90393362327318315302288272270268注:表中λ为构件的长细比,fy为常温下钢材强度标准值。7.2.3单轴受弯钢构件的临界温度Td应取下列临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d)、TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)中的较小者:1临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d)应根据截面强度荷载比R按本规程第7.2.1条表7.2.1确定,R应按式(7.2.3-1)计算。(7.2.3-1)式中:M—火灾下钢构件最不利截面处的弯矩设计值;wn—钢构件最不利截面的净截面模量;—36—Y—截面塑性发展系数。2临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)应根据构件稳定荷载比R/和常温下受弯构件的稳定系数φb按表7.2.3确定TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d),R/应按式(7.2.3-2)计算。(7.2.3-2)式中:M—火灾下钢构件的最大弯矩设计值;φb—常温下受弯钢构件的稳定系数,应根据现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定计算;W—钢构件的毛截面模量。0.90302302371389399405267267290299306311表7.2.3根据构件稳定荷载比R0.90302302371389399405267267290299306311构件材料结构钢构件耐火钢构件R/≤0.50.60.70.80.91.0≤0.50.60.70.80.91.00.306576576616626636647647507407327267180.356406406416426426427487347247177127060.406266256246236236217337207127067016940.456126106086066046017217097016946886790.505995945915885855827096986886806726610.555815765725695665626996856736636536410.605635575535495475436886706556426316180.655425365325285265236736506316156035900.705155115085065055036556215945805695570.754824824834834824826255725475355265170.804394394524564584595254964834764714660.853843844174264314343933933973994004007.2.4拉弯钢构件的临界温度Td,应根据截面强度荷载比R按本规程第7.2.1条表7.2.1确定,R应按式(7.2.4)计算。—37—(7.2.4)式中:N—火灾下钢构件的轴拉力设计值;MX,My—火灾下钢构件最不利截面处对应于强轴和弱轴的弯矩设计值;An—钢构件最不利截面的净截面面积;WnX,Wny—对强轴和弱轴的净截面模量;YX,Yy—绕强轴和绕弱轴弯曲的截面塑性发展系数。7.2.5压弯钢构件的临界温度Td应取下列临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d)、TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)X、TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)y中的最小者:1临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),d)应根据截面强度荷载比R按表7.2.1确定,R应按式(7.2.5-1)计算。(7.2.5-1)式中:N—火灾下钢构件的轴压力设计值。2临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)X应根据绕强轴x轴弯曲的构件稳定荷载比REQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),X)和长细比λX分别按表7.2.5-1和表7.2.5-2确定,REQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),X)应按式(7.2.5-2)计算。(7.2.5-2)NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)X=π2EsA/(1.1λEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),X))式中:MX,My—火灾下所计算构件段范围内对强轴和弱轴的最大弯矩设计值;WX,Wy—对强轴和弱轴的毛截面模量;NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)X—绕强轴弯曲的参数;Es—常温下钢材的弹性模量;—38—λX—对强轴的长细比;φX—常温下轴心受压构件对强轴失稳的稳定系数;φby—常温下均匀弯曲受弯构件对弱轴失稳的稳定系数,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定计算;YX—绕强轴弯曲的截面塑性发展系数;η—截面影响系数,对于闭口截面,η=0.7;对于其他截面,η=1.0;βmX—弯矩作用平面内的等效弯矩系数,应按本规程第7.1.6条的规定计算;βty—弯矩作用平面外的等效弯矩系数,应按本规程第7.1.6条的规定计算。3临界温度TEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)y应根据绕强轴y轴弯曲的构件稳定荷载比REQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),y)和长细比λy分别按表7.2.5-1和表7.2.5-3确定,REQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),y)应按式(7.2.5-3)计算。(7.2.5-3)NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)y=π2EsA/(1.1λEQ\*jc3\*hps10\o\al(\s\up4(2),y))式中:NEQ\*jc3\*hps19\o\al(\s\up2147483647(/),E)y—绕强轴弯曲的参数;λy—钢构件对弱轴的长细比;φy—常温下轴心受压构件对弱轴失稳的稳定系数;φbX—常温下均匀弯曲受弯构件对强轴失稳的稳定系数,应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017的规定计算;Yy—绕弱轴弯曲的截面塑性发展系数。—39—表7●2●5一1压弯结构钢构件按稳定荷载比REQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(/),X)(或REQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(/),Y))确定的临界温度TEQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)X(或TEQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(Ⅱ),d)Y)(℃) \235 \235或 ≤50657636616597577558538519498477454431408100648628610592573553533513491468443416390150645625608591572552532510487462434404374≥200643624607590571552531509486459430400370REQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up0(I),X)(或REQ\*jc3\*hps14\o\al(\s\up0(I),y))0.300.350.400.450.500.550.600.650.700.750.800.850.90fyλX表7.2.5–2压弯耐火钢构件按稳定荷载比REQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(I),X)(或REQ\*jc3\*hps16\o\al(\s\up2147483647(I),Y)) \235≤50717705692677660640616587553511459403347 \235≤50717705692677660640616587553511459403347100722708696682666647622590552504442375308150728714701688673655630598555502434360286≥200731716703690676658635601557501430353276λyREQ\*jc3\*hps