GB 51249-2017 建筑钢结构防火技术规范
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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应按下式计算:

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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(℃)

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7.2.2 轴心受压钢构件的临界温度Td,应取临界温度imgimg中的较小者。临界温度img应根据截面强度荷载比R按本规范第7.2.1条表7.2.1确定,R应按式(7.2.2-1)计算;临界温度img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′应按下列公式计算:

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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R′确定的轴心受压钢构件的临界温度img(℃)

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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imgimg中的较小者:

1 临界温度img应根据截面强度荷载比R按本规范第7.2.1条表7.2.1确定,R应按下式计算:

img

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;

   γ——截面塑性发展系数。

2 临界温度img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imgR′应按下式计算:

img

式中:M——火灾下钢构件的最大弯矩设计值;

   W——钢构件的毛截面模量;

   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》GB 50017的规定计算。

表7.2.3 根据构件稳定荷载比R′确定的受弯钢构件的临界温度img(℃)

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7.2.4 拉弯钢构件的临界温度Td,应根据截面强度荷载比R按本规范第7.2.1条表7.2.1确定,R应按下式计算:

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式中:N——火灾下钢构件的轴拉力设计值;

   MxMy——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;

   WnxWny——对强轴和弱轴的净截面模量;

   γxγy——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imgimgimg中的最小者:

1 临界温度img应根据截面强度荷载比R按表7.2.1确定,R应按下式计算:

img

式中:N——火灾下钢构件的轴压力设计值。

2 临界温度img应根据绕强轴x轴弯曲的构件稳定荷载比img和长细比λx分别按表7.2.5-1和表7.2.5-2确定,img应按下列公式计算:

img

式中:MxMy——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;

   WxWy——对强轴和弱轴的毛截面模量;

   img——绕强轴弯曲的参数;

   Es——常温下钢材的弹性模量;

   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》GB 50017的规定计算;

   γx——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,应按本规范第7.1.6条的规定计算;

   βty——弯矩作用平面外的等效弯矩系数,应按本规范第7.1.6条的规定计算。

3 临界温度img应根据绕强轴y轴弯曲的构件稳定荷载比img和长细比λy分别按表7.2.5-1和表7.2.5-2确定,img应按下列公式计算。

img

式中:img——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》GB 50017的规定计算;

   γy——绕弱轴弯曲的截面塑性发展系数。

表7.2.5-1 压弯结构钢构件按稳定荷载比img(或img)确定的临界温度img(或img)(℃)

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表7.2.5-2 压弯耐火钢构件按稳定荷载比img(或img)确定的临界温度img(或img)(℃)

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Ⅱ 钢框架梁、柱的临界温度

7.2.6 受楼板侧向约束的钢框架梁的临界温度Td可根据截面强度荷载比R按本规范第7.2.1条表7.2.1确定,R应按下式计算:

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式中:M——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。

7.2.7 钢框架柱的临界温度Td可根据稳定荷载比R′按本规范第7.2.2条表7.2.2确定,R′应按下式计算:

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式中:N——火灾时钢框架柱所受的轴压力设计值;

   A——钢框架柱的毛截面面积;

   φ——常温下轴心受压构件的稳定系数。

Ⅲ 防火保护层的设计厚度

7.2.8 钢构件采用轻质防火保护层时,防火保护层的设计厚度可根据钢构件的临界温度按下列规定确定:

1 对于膨胀型防火涂料,防火保护层的设计厚度宜根据防火保护材料的等效热阻经计算确定。等效热阻可根据临界温度按下式计算:

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2 对于非膨胀型防火涂料、防火板,防火保护层的设计厚度宜根据防火保护材料的等效热传导系数按式(7.2.8-2)计算确定。

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式中:Ri——防火保护层的等效热阻(m2·℃/W);

   Td——钢构件的临界温度(℃);

   Ts0——钢构件的初始温度(℃),可取20℃;

   tm——钢构件的设计耐火极限(s);当火灾热烟气的温度不按标准火灾升温曲线确定时,应取等效曝火时间;

   Fi/V——有防火保护钢构件的截面形状系数(m-1);

   di——防火保护层的设计厚度(m);

   λi——防火保护材料的等效热传导系数[W/(m·℃)]。

7.2.9 钢构件采用非轻质防火保护层时,防火保护层的设计厚度应按本规范第6.2.2条的规定经计算确定。