2.鋼材

在高溫下，普通鋼材的彈性模量應(yīng)按下式計(jì)算：

(式5-4-54)

(式5-4-55)

式中， —溫度（℃）；

—溫度為 時(shí)鋼材的初始彈性模量（N/m㎡）；

E—常溫下鋼材的彈性模量（N/m㎡），按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50017）確定；

—高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)。

高溫下鋼材的熱膨脹系數(shù)可取1.4×10-5m/℃。

在高溫下，普通鋼材的屈服強(qiáng)度應(yīng)按下式計(jì)算：

(式5-4-56)

(式5-4-57)

(式5-4-58)

式中： ——鋼材的溫度（℃）；

——高溫下鋼材的屈服強(qiáng)度（N/m㎡）；

——常溫下鋼材的屈服強(qiáng)度（N/m㎡）；

——常溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/m㎡），應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017取值；

——鋼材的分項(xiàng)系數(shù)，取 ；

——高溫下鋼材的屈服強(qiáng)度折減系數(shù)。

（三）火災(zāi)極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(國(guó)標(biāo)報(bào)批稿)規(guī)定，火災(zāi)作用工況是一種偶然荷載工況，可按偶然設(shè)計(jì)狀況的作用效應(yīng)組合，采用下列較不利的設(shè)計(jì)表達(dá)式：

(式5-4-59)

(式5-4-60)

式中： ——荷載（作用）效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；

——按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

——按火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的溫度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的作用效應(yīng)值；

——按樓面或屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

——按風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；對(duì)于耐火等級(jí)為一級(jí)的建筑， ；對(duì)于其他建筑， ；

——永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)，一般可取 =1.0；當(dāng)永久荷載有利時(shí)，取 =0.9；

——溫度作用的分項(xiàng)系數(shù)，取 =1.0；

——樓面或屋面活荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取 =1.0；

——風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)，取 =0.4；

——樓面或屋面活荷載的頻遇值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009的規(guī)定取值；

——樓面或屋面活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009的規(guī)定取值。

（四）結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗(yàn)算基本規(guī)定

1.耐火極限要求

構(gòu)件的耐火極限要求與《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016、《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50045及其他國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求一致。

2.構(gòu)件抗火極限狀態(tài)設(shè)計(jì)要求

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(國(guó)標(biāo)報(bào)批稿)提出了基于計(jì)算的構(gòu)件抗火計(jì)算方法。火災(zāi)發(fā)生的概率很小，是一種耦合荷載工況。因此，火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的驗(yàn)算標(biāo)準(zhǔn)可放寬。根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(國(guó)標(biāo)報(bào)批稿)，火災(zāi)下只進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)的驗(yàn)算，不需要正常使用極限狀態(tài)的驗(yàn)算。構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)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)件整體喪失穩(wěn)定；

④構(gòu)件達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形。對(duì)于一般的建筑結(jié)構(gòu)，可只驗(yàn)算構(gòu)件的承載能力，對(duì)于重要的建筑結(jié)構(gòu)還要進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)的承載能力驗(yàn)算。

基于承載能力極限狀態(tài)的要求，鋼構(gòu)件抗火設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求之一：

①在規(guī)定的結(jié)構(gòu)耐火極限時(shí)間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力Rd不應(yīng)小于各種作用所產(chǎn)生的組合效應(yīng)Sm，即：

（式5-4-61）

②在各種荷載效應(yīng)組合下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火時(shí)間td不應(yīng)小于規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火極限tm，即：

（式5-4-62）

③結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的臨界溫度Td不應(yīng)低于在耐火極限時(shí)間內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的最高溫度Tm，即：

（式5-4-63）

對(duì)鋼結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，上述三條標(biāo)準(zhǔn)是等效的。由于鋼構(gòu)件溫度分布較為均勻，因此，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件驗(yàn)算時(shí)采用上述第③條的最高溫度標(biāo)準(zhǔn)，混凝土構(gòu)件可采用前面兩條標(biāo)準(zhǔn)。

3.構(gòu)件抗火驗(yàn)算步驟

采用承載力法進(jìn)行單層和多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件抗火驗(yàn)算時(shí)，其驗(yàn)算步驟為：

①設(shè)定防火被覆厚度。

②計(jì)算構(gòu)件在要求的耐火極限下的內(nèi)部溫度。

③計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力。

④進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。

⑤根據(jù)構(gòu)件和受載的類型，進(jìn)行構(gòu)件抗火承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算。

⑥當(dāng)設(shè)定的防火被覆厚度不合適時(shí)(過(guò)小或過(guò)大)，可調(diào)整防火被覆厚度，重復(fù)上述①～⑤步驟。

采用承載力法進(jìn)行單層和多高層混凝土結(jié)構(gòu)各構(gòu)件抗火驗(yàn)算時(shí)，其驗(yàn)算步驟為：

①計(jì)算構(gòu)件在要求的耐火極限下的內(nèi)部溫度。

②計(jì)算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力。

③進(jìn)行荷載效應(yīng)組合。

④根據(jù)構(gòu)件和受載的類型，進(jìn)行構(gòu)件抗火承載力極限狀態(tài)驗(yàn)算。

⑤當(dāng)設(shè)定的截面大小及保護(hù)層厚度不合適時(shí)(過(guò)小或過(guò)大)，可調(diào)整截面大小及保護(hù)層厚度，重復(fù)上述①～④步驟。

4.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗(yàn)算

這里只介紹基于高溫下承載能力驗(yàn)算的方法，火災(zāi)下鋼構(gòu)件的驗(yàn)算還有極限溫度計(jì)算方法，讀者可參考其他資料。

高溫下，軸心受拉鋼構(gòu)件或軸心受壓鋼構(gòu)件的強(qiáng)度應(yīng)按下式驗(yàn)算：

（式5-4-64）

式中： —火災(zāi)下構(gòu)件的軸向拉力或軸向壓力設(shè)計(jì)值；

—構(gòu)件的凈截面面積；

—高溫下鋼材的強(qiáng)度折減系數(shù)；