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建筑結(jié)構(gòu)耐火性能分析

  
評論: 更新日期:2015年02月09日

—鋼構(gòu)件的抗力分項系數(shù),近似取 ;

—常溫下鋼材的強度設計值。

高溫下,軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應按下式驗算:

(式5-4-65)

(式5-4-66)

式中: —火災時構(gòu)件的軸向壓力設計值;

—構(gòu)件的毛截面面積;

—高溫下鋼材的強度折減系數(shù);

—鋼構(gòu)件的抗力分項系數(shù),近似取 ;

—常溫下鋼材的強度設計值。

—高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗算參數(shù);對于普通結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件,根據(jù)構(gòu)件長細比和構(gòu)件溫度按規(guī)范表格采用;

—常溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù),按現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB 50017確定。

高溫下,單軸受彎鋼構(gòu)件的強度應按下式驗算:

(式5-4-67)

式中: —火災時最不利截面處的彎矩設計值;

—最不利截面的凈截面模量;

—截面塑性發(fā)展系數(shù);對于工字型截面 , ,對于箱形截面 ,對于圓鋼管截面 。

高溫下,單軸受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應按下式驗算:

(式5-4-68)

(式5-4-69)

式中: —火災時構(gòu)件的最大彎矩設計值;

—纖維確定的構(gòu)件毛截面模量;

—高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù);

—常溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)(基于彈性階段),按現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》(GB50017)有關(guān)規(guī)定計算,但當所計算的 時, 不作修正;

—高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗算參數(shù)。

高溫下,拉彎或壓彎鋼構(gòu)件的強度,應按下式驗算:

(式5-4-70)

式中: —火災時構(gòu)件的軸力設計值;

—纖維確定的構(gòu)件毛截面模量;

、 —火災時最不利截面處的彎矩設計值,分別對應于強軸x軸和弱軸y軸;

—構(gòu)件的凈截面面積;

、 —分別為對強軸x軸和弱軸y軸的凈截面模量;

、 —分別為繞強軸彎曲和繞弱軸彎曲的截面塑性發(fā)展系數(shù),對于工字型截面 、 ,對于箱形截面 ,對于圓鋼管截面 。

高溫下,壓彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應按下式驗算:

①繞強軸x軸彎曲:

(式5-4-71)

(式5-4-72)

②繞弱軸y軸彎曲:

(式5-4-73)

(式5-4-74)

式中: —火災時構(gòu)件的軸向壓力設計值;

、 —分別為火災時所計算構(gòu)件段范圍內(nèi)對強軸和弱軸的最大彎矩設計值;

—構(gòu)件的毛截面面積;

、 —分別為對強軸和弱軸的毛截面模量;

、 —分別為高溫下繞強軸彎曲和繞弱軸彎曲的參數(shù);

、 —分別為對強軸和弱軸的長細比;

、 —高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù),分別對應于強軸失穩(wěn)和弱軸失穩(wěn);

、 —高溫下均勻彎曲受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù),分別對應于強軸失穩(wěn)和弱軸失穩(wěn);

、 —分別為繞強軸彎曲和繞弱軸彎曲的截面塑性發(fā)展系數(shù),對于工字型截面 、 ,對于箱形截面 ,對于圓鋼管截面 ;

—截面影響系數(shù),對于閉口截面 ,對于其它截面 ;

、 —彎矩作用平面內(nèi)的等效彎矩系數(shù),按現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB 50017確定;

、 —彎矩作用平面外的等效彎矩系數(shù),按現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》GB 50017確定。

5.鋼筋混凝土構(gòu)件抗火驗算

目前,尚沒有國家標準提出鋼筋混凝土構(gòu)件的抗火驗算方法,鋼筋混凝土構(gòu)件的抗火驗算一般依據(jù)通用的非線性有限元方法進行計算。

6.整體結(jié)構(gòu)抗火驗算

(1)整體結(jié)構(gòu)抗火極限狀態(tài) 整體結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài)為:

①結(jié)構(gòu)產(chǎn)生足夠的塑性鉸形成可變機構(gòu);

②結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定。對于一般的建筑結(jié)構(gòu),可只驗算構(gòu)件的承載能力,對于重要的建筑結(jié)構(gòu)還要進行整體結(jié)構(gòu)的承載能力驗算。

(2)整體結(jié)構(gòu)抗火驗算原理。上節(jié)給出的規(guī)范抗火設計方法是基于計算的抗火設計方法,要求結(jié)構(gòu)的設計內(nèi)力組合小于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗力?;馂母邷刈饔孟拢Y(jié)構(gòu)的材料力學性質(zhì)發(fā)生較大變化?;诜阑鹪O計性能化的要求,對于一些復雜、重要性高的建筑結(jié)構(gòu),需要考慮高溫下材料本構(gòu)關(guān)系的變化、結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布、整體結(jié)構(gòu)的倒塌破壞過程,這就需要對火災下建筑結(jié)構(gòu)的行為進行準確確定。對火災下建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)力重分布、結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)及耐火極限的確定,需要采用基于性能的結(jié)構(gòu)耐火性能計算方法。整體結(jié)構(gòu)耐火性能計算方法需要采用非線性有限元方法完成。

整體結(jié)構(gòu)耐火性能計算的一般步驟為:

①確定材料熱工性能及高溫下材料的本構(gòu)關(guān)系和熱膨脹系數(shù);

②確定火災升溫曲線及火災場景;

③建立建筑結(jié)構(gòu)傳熱分析和結(jié)構(gòu)分析有限元模型;

④進行結(jié)構(gòu)傳熱分析;

⑤將按照火災極限狀態(tài)的組合荷載施加到結(jié)構(gòu)分析有限元模型,進行結(jié)構(gòu)力學性能非線性分析;

⑥確定建筑結(jié)構(gòu)整體的火災安全性;

⑦按照上節(jié)要求進行構(gòu)件的驗算。

(3)鋼結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)抗火驗算的具體步驟。

對單層和多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)整體抗火驗算時,其驗算步驟為:

①設定結(jié)構(gòu)所有構(gòu)件一定的防火被覆厚度;

②確定一定的火災場景;

③進行火災溫度場分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部溫度分析;

④荷載作用下,分析結(jié)構(gòu)整體和構(gòu)件是否滿足結(jié)構(gòu)耐火極限狀態(tài)的要求;

⑤當設定的結(jié)構(gòu)防火被覆厚度不合適時(過小或過大),調(diào)整防火被覆厚度,重復上述①~④步驟。

對單層和多高層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)整體抗火驗算時,可采用如下步驟:

①確定一定的火災場景;

②進行火災溫度場分析及結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)部溫度分析;

③荷載作用下,分析結(jié)構(gòu)整體和構(gòu)件是否滿足結(jié)構(gòu)耐火極限狀態(tài)的要求;

④當整體結(jié)構(gòu)和構(gòu)件承載力不滿足要求時,調(diào)整截面大小及其配筋,重復上述①~③步驟。

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