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3，基本規(guī)定3,1,防火要求3 1。1，本條規(guī)定了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計耐火極限確定依據(jù)、表1列出了現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn).建筑設(shè)計防火規(guī)范 GB,50016,2014對各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最低耐火極限要求,并結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)特點。補充增加了柱間支撐、樓蓋支撐，屋蓋支撐等的規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計耐火極限能否達(dá)到要求,是關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)安全的重要指標(biāo)、同時,本條所引用的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)。建筑設(shè)計防火規(guī)范.GB。50016，2014對各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計耐火極限的規(guī)定均為強制性條文 因此.本規(guī)范將本條作為強制性條文,必須嚴(yán)格執(zhí)行，表1 構(gòu)件的設(shè)計耐火極限、h 續(xù)表1注，1。建筑物中的墻等其他建筑構(gòu)件的設(shè)計耐火極限應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)，建筑設(shè)計防火規(guī)范、GB.50016的規(guī)定 2 一、二級耐火等級的單層廠房 倉庫。的柱 其設(shè)計耐火極限可按表1規(guī)定降低0 50h,3。一級耐火等級的單層。多層廠房.倉庫,設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)時 其屋頂承重構(gòu)件的設(shè)計耐火極限可按表1規(guī)定降低0。50h、4.吊車梁的設(shè)計耐火極限不應(yīng)低于表1中梁的設(shè)計耐火極限，根據(jù)受力性質(zhì)不同.屋蓋結(jié)構(gòu)中的檁條可分為兩類、圖1,圖1。典型的屋蓋結(jié)構(gòu)體系.1,第一類檁條，檁條僅對屋面板起支承作用。此類檁條破壞 僅影響局部屋面板 對屋蓋結(jié)構(gòu)整體受力性能影響很小、即使在火災(zāi)中出現(xiàn)破壞 也不會造成結(jié)構(gòu)整體失效.因此 不應(yīng)視為屋蓋主要結(jié)構(gòu)體系的一個組成部分、對于這類檁條，其耐火極限可不作要求,2，第二類檁條。檁條除支承屋面板外，還兼作縱向系桿 對主結(jié)構(gòu)、如屋架，起到側(cè)向支撐作用、或者作為橫向水平支撐開間的腹桿。此類檁條破壞可能導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)失去整體穩(wěn)定性。造成整體傾覆、因此 此類檁條應(yīng)視為屋蓋主要結(jié)構(gòu)體系的一個組成部分,其設(shè)計耐火極限應(yīng)按表1對.屋蓋支撐.系桿 的要求取值。3,1、2、本條規(guī)定了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限不滿足設(shè)計要求時的處理方法、通常，無防火保護(hù)鋼構(gòu)件的耐火時間為0，25h、0。50h.達(dá)不到絕大部分建筑構(gòu)件的設(shè)計耐火極限，需要進(jìn)行防火保護(hù) 防火保護(hù)應(yīng)根據(jù)工程實際選用合理的防火保護(hù)方法,材料和構(gòu)造措施。做到安全適用.技術(shù)先進(jìn)。經(jīng)濟(jì)合理 防火保護(hù)層的厚度應(yīng)通過構(gòu)件耐火驗算確定.保證構(gòu)件的耐火極限達(dá)到規(guī)定的設(shè)計耐火極限、保證鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的安全 對于防止和減少建筑鋼結(jié)構(gòu)的火災(zāi)危害.保護(hù)人身和財產(chǎn)安全極為重要。鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的破壞.本質(zhì)上是由于隨著火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)溫度的升高、鋼材強度下降。其承載力隨之下降。致使鋼結(jié)構(gòu)不能承受外部荷載作用而失效破壞 因此。對于耐火極限不滿足要求的鋼構(gòu)件，必須進(jìn)行科學(xué)的防火設(shè)計.采取安全可靠。經(jīng)濟(jì)合理的防火保護(hù)措施。以延緩鋼構(gòu)件升溫。提高其耐火極限、本條規(guī)定對于保障鋼結(jié)構(gòu)的耐火安全極為重要.故作為強制性條文.必須嚴(yán)格執(zhí)行。3,1.3.本條規(guī)定了鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點的防火保護(hù)措施,鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點是鋼結(jié)構(gòu)的一個基本組成部分.必須保證鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點在高溫作用下的安全。但是火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點受力復(fù)雜。耐火驗算工作量大，鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點處構(gòu)件，節(jié)點板、加勁肋等聚集,其截面形狀系數(shù)小于鄰近構(gòu)件、節(jié)點升溫較慢，為了簡化設(shè)計,基于，強節(jié)點、弱構(gòu)件、的設(shè)計原則，規(guī)定節(jié)點的防火保護(hù)要求及其耐火性能均不應(yīng)低于被連接構(gòu)件中要求最高者,例如.采用防火涂料保護(hù)時 節(jié)點處防火涂層的厚度不應(yīng)小于所連接構(gòu)件防火涂層的最大厚度，本條規(guī)定對于保障鋼結(jié)構(gòu)耐火安全至關(guān)重要，故作為強制性條文，必須嚴(yán)格執(zhí)行,3，1、4，本條規(guī)定了在鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計技術(shù)文件中應(yīng)注明的基本事項,這些事項與鋼結(jié)構(gòu)防火工程的質(zhì)量密切相關(guān).防火保護(hù)措施及防火材料的性能要求。設(shè)計指標(biāo)包括.防火保護(hù)層的等效熱阻 防火保護(hù)材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù),防火保護(hù)層的厚度、防火保護(hù)的構(gòu)造等,3。1、5 等效熱阻是衡量防火保護(hù)層防火保護(hù)性能的技術(shù)指標(biāo) 非膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料。防火板等材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與防火保護(hù)層厚度無關(guān)，因此根據(jù)防火保護(hù)層的等效熱阻相等原則可按附錄A確定實際施工厚度 膨脹型鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)與防火保護(hù)層厚度有關(guān)，最好直接根據(jù)等效熱阻確定防火保護(hù)層的厚度 涂層厚度，3 2，防火設(shè)計、在20世紀(jì)80年代以前.國際上主要采用基于建筑構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗的方法來進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計.并確定其防火保護(hù)措施。為此，各國及有關(guān)組織制定了相應(yīng)的試驗標(biāo)準(zhǔn),包括國際標(biāo)準(zhǔn)組織ISO。CD.834,美國ASTM,E 119和NFPA,251.英國BS 476。德國DIN、4102，日本JIS，A 1304。澳大利亞AS。1530，4.我國國家標(biāo)準(zhǔn) 建筑構(gòu)件耐火試驗方法，GB,T，9978.1988等.采用該方法 往往需要進(jìn)行一系列的試驗方可確定合適的防火保護(hù)措施.進(jìn)行這樣一系列的耐火試驗.費用高，為了改善這一情況。盡可能地減少試驗次數(shù).在總結(jié)大量構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗結(jié)果的基礎(chǔ)上，許多國家的規(guī)范給出了通用的構(gòu)件耐火極限表,如外包一定厚度混凝土的鋼構(gòu)件的耐火極限,但這些構(gòu)件的耐火極限表比較粗略,沒有反映鋼構(gòu)件的截面大小與形狀以及受荷水平等因素的影響 為此 國際社會在1970年前后開始研究建立基于結(jié)構(gòu)分析與耐火驗算的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計理論與方法。并于80年代開始編制基于結(jié)構(gòu)分析與耐火驗算的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計規(guī)范 本規(guī)范采用基于結(jié)構(gòu)分析與耐火驗算的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計方法,在總體上與歐洲鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會ECCS鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 英國規(guī)范BS 5950，Part，8,歐洲規(guī)范ENV,1993,1，2.美國規(guī)范AN.SI。AISC，360,10等規(guī)范所采用的方法相同.上述標(biāo)準(zhǔn)的具體名稱如下、1，lnternational、Standards、Organization,ISO。IS0.834。1.1999。Fire。resistance tests、Elements，of，building construction，Part,1.General，requirements,2.1nternational、Standards,Organization，ISO，IS0 834,5,2000 Fire,resistance。tests，Elements.of。building、construction。Part。5,Specific、requirements.for.loadbearing。horizontal,separating,elements。3，1nternational.Standards,Organization.ISO。IS0,834 6.2000，F(xiàn)ire。resistance.tests、Elements。of.building。construction，Part。6、Specific。requirements,for，beams,4。1nternational.Standards、Organization。ISO,IS0 834 7，2000，F(xiàn)ire.resistance tests。Elements,of，building,construction，Part.7 Specific。requirements for,columns,5,International，Standards Organization，ISO，ISO。CD。834，10 Fire,resistance tests。Elements。of，building、construction Part,10,Specific、requirements,to、determine,the、contribution,of.applied、fire。protection materials,to，structural、elements.6,International。Standards.Organization。ISO。ISO.CD，834、11,Fire resistance、tests Elements，of、building,construction.Part.11、Specific、requirements。for,the,assessment。of,fire、protection to、structural、steel elements，7，American，Society。of，Testing。and,Materials ASTM，ASTM、E119.12、Standard,Test Methods for。Fire Tests.of Building.Construction.and。Materials，8.National.Fire，Protection,Association,NFPA，NFPA.2519。Standard、Methods.of、Tests、of.Fire。Resistance.of,Building.Construction,and、Materials,2005 edition。9，British,Standards。Institution。BSI、BS、476。20 1987,Fire。Tests。on Building Materials、and Structures。Part,20，Method for，Determination、of,the。Fire。Resistance，of,Elements，of.Construction。General.Principles 10,British，Standards。Institution,BSI。BS、476、21.1987、Fire Tests on.Building，Materials，and.Structures，Part、21,Methods，for,Determination。of。the.Fire.Resistance，of、Loadbearing,Elements、of、Construction，11、British、Standards.Institution，BSI,BS，476.22、1987、Fire，Tests。on Building,Materials，and Structures.Part 22、Methods、for、Determination.of.the Fire.Resistance.of Non Loadbearing、Elements.of，Construction、12 British Standards，Institution。BSI,BS,476,23。1987。Fire、Tests on。Building Materials、and，Structures,Part,23、Methods、for Determination。of the,Contribution、of,Components、to the、Fire。Resistance，of a。Structure，13.Deutsches。Institut fur、Normung。DIN、4102.19、Fire，Behavior.of Building、Materials。and Building、Components。Part、1 Building,Materials、Concepts，Requirements，and Tests、1998.14,Deutsches，Institut,für。Normung,DIN、4102 2、Fire Behavior。of.Building，Materials，and Building Components。Part。2、Building，Components。Definitions,Requirements and、Tests。1977.15，Deutsches.Institut、fur，Normung DIN。4102。4。Fire,behavior,of。Building，Materials.and，Building Components Part,4，Synopsis、and,Application of，Classified,Building,Materials.Components。and.Special.Components.1994.16。Japanese.Industrial、Standards、JIS.A。1304,1994，建篥樽造部分の耐火試驗方法 Method,of，F(xiàn)ire。Resistance。Test for、Structural、Parts.of。Buildings，1994。17 Standards，Association,of,Australian、AS,1530，4、1997、Methods、for.Fire.Tests.on，Building、Materials、Components、and Structures Part.4 Fire.Resistance，Tests.of、Elements.of。Building。Construction，1997、18.European，Convention,for，Constructional.Steelwork ECCS.Technical、Committee,3.Fire、Safety，of.Steel,Structures.European、Recommendation.for、the,Fire Safety,of、Steel，Structures、Calculation，of，the Fire，Resistance，of,Loadbearing、Element。and，Structural Assemblies。Exposed。to，the。Standard Fire Amsterdam。Elsevier 1983、19，British Standards，Institution,BSI，BS,5950 The,Structural，Use,of，Steelwork、in、Buildings Part。8,Code。of Practice,for，F(xiàn)ire Resistant、Design，2003 20.European Committee，for，Standardization，ENV 1993。1、2,Eurocode 3 Design of Steel，Structures.Part，1，2 Structural，F(xiàn)ire。Design 2005。21，American。Institute,of,Steel.Construction ANSI,AISC.360、10、Specification，for.Structural，Steel，Buildings、2010.3、2.1、本條指出了本規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)耐火驗算與防火設(shè)計的驗算準(zhǔn)則、是基于承載力極限狀態(tài).鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的破壞、本質(zhì)上是由于隨著火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)溫度的升高,鋼材強度下降，其承載力隨之下降。致使鋼結(jié)構(gòu)不能承受外部荷載 作用而失效破壞。因此、為保證鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計耐火極限時間內(nèi)的承載安全 必須進(jìn)行承載力極限狀態(tài)驗算,當(dāng)滿足下列條件之一時，應(yīng)視為鋼結(jié)構(gòu)整體達(dá)到耐火承載力極限狀態(tài)。1 鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生足夠的塑性鉸形成可變機構(gòu)，2，鋼結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定,當(dāng)滿足下列條件之一時。應(yīng)視為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到耐火承載力極限狀態(tài)。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。隨著溫度的升高,鋼材的彈性模量急劇下降。在火災(zāi)下構(gòu)件的變形顯著大于常溫受力狀態(tài).按正常使用極限狀態(tài)來設(shè)計鋼構(gòu)件的防火保護(hù)是過于嚴(yán)苛的、因此?；馂?zāi)下允許鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生較大的變形、不要求進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)驗算.由于計算方法對結(jié)構(gòu)的承載力影響大。直接涉及建筑的結(jié)構(gòu)安全.故將本條作為強制性條文.必須嚴(yán)格執(zhí)行。3、2 2、本條規(guī)定了鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的荷載.作用，效應(yīng)組合.該組合是根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、建筑可靠度統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，GB。50068.2001 建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范 GB.50009，2012中關(guān)于偶然設(shè)計狀況的荷載，作用，效應(yīng)組合原則制定的，恒載,樓面或屋面活荷載和風(fēng)荷載等取火災(zāi)發(fā)生時的最可能出現(xiàn)的值,地震過后.建筑經(jīng)常發(fā)生火災(zāi)這類次生災(zāi)害、但在火災(zāi)過程中再發(fā)生較大地震的事件為極小概率事件 因此在火災(zāi)下荷載 作用 效應(yīng)組合中不考慮地震作用,而在火災(zāi)后,評定結(jié)構(gòu)狀態(tài)及修復(fù)結(jié)構(gòu)時。則仍應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)正常使用中的各種荷載及作用組合、必須指出.條文中給出的荷載.作用.效應(yīng)組合值的表達(dá)式是采用各種荷載、作用、疊加的形式 這在理論上僅適用于各種荷載.作用。的效應(yīng)與荷載為線性關(guān)系的情況，實際上、對于端部約束足夠強的受火鋼構(gòu)件。構(gòu)件升溫?zé)崤蛎浭芗s束將產(chǎn)生很大的溫度內(nèi)力 在較低溫度時即進(jìn)入彈塑性受力狀態(tài)，由于鋼材具有良好的塑性變形能力 將抵消熱膨脹變形,因此在結(jié)構(gòu)未形成機構(gòu)之前、鋼構(gòu)件可在進(jìn)入屈服后繼續(xù)承載,3。2,3。根據(jù)驗算對象和層次的不同 鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計可分為基于整體結(jié)構(gòu)耐火驗算的防火設(shè)計方法和基于構(gòu)件耐火驗算的防火設(shè)計方法，大跨度鋼結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件失效,有可能造成結(jié)構(gòu)連續(xù)性破壞甚至倒塌。預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)對溫度敏感.熱膨脹很可能導(dǎo)致預(yù)應(yīng)力的喪失,改變結(jié)構(gòu)受力方式，設(shè)計時應(yīng)予以特別重視、故要求采用基于整體結(jié)構(gòu)驗算的防火設(shè)計方法,當(dāng)建筑中局部為大跨度結(jié)構(gòu) 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)時，對于該部分結(jié)構(gòu)及相鄰受影響的結(jié)構(gòu)部分的耐火性能驗算也要按照本條規(guī)定進(jìn)行。3，2,4、基于整體結(jié)構(gòu)耐火驗算的防火設(shè)計方法適用于各類形式的結(jié)構(gòu)、當(dāng)有充分的依據(jù)時 例如。周邊結(jié)構(gòu)對局部子結(jié)構(gòu)的受力影響不大時,可采用子結(jié)構(gòu)耐火分析與驗算替代整體結(jié)構(gòu)耐火分析與驗算、基于整體結(jié)構(gòu)耐火驗算的設(shè)計方法應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)的熱膨脹效應(yīng) 結(jié)構(gòu)材料性能受高溫作用的影響,先施加永久荷載 樓面活荷載等.再逐步施加與時間相關(guān)的溫度作用進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性分析、驗算結(jié)構(gòu)的耐火承載力。3。2 5 基于構(gòu)件耐火驗算的防火設(shè)計方法的關(guān)鍵,是計算鋼構(gòu)件在火災(zāi)下的內(nèi)力、荷載效應(yīng)組合 考慮鋼構(gòu)件熱膨脹型溫度內(nèi)力時,結(jié)構(gòu)中相當(dāng)多的鋼構(gòu)件將進(jìn)入彈塑性受力狀態(tài) 或是受壓失穩(wěn) 對于受彎構(gòu)件。拉彎構(gòu)件和壓彎構(gòu)件等以彎曲變形為主的構(gòu)件，如鋼框架結(jié)構(gòu)中的梁，柱。當(dāng)構(gòu)件兩端的連接承載力不低于構(gòu)件截面的承載力時、可通過構(gòu)件的塑性變形，大撓度變形來抵消其熱膨脹變形、因此可不考慮溫度內(nèi)力的影響。假定火災(zāi)下構(gòu)件的邊界約束和在外荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力可采用常溫下的邊界約束和內(nèi)力.即荷載。作用 效用組合公式，3。2,2，1、式 3,2。2，2、時忽略溫度作用效應(yīng)，該簡化處理方法.也為英國標(biāo)準(zhǔn)BS，5950，Part、8采用，對于軸心受壓構(gòu)件、熱膨脹將增大其內(nèi)力并易造成構(gòu)件失穩(wěn) 對于軸心受拉構(gòu)件,熱膨脹將減小軸心受拉構(gòu)件的拉力.因此。對于以軸向變形為主的構(gòu)件，應(yīng)考慮熱膨脹效應(yīng)對內(nèi)力的影響。計算火災(zāi)下構(gòu)件的承載力時，構(gòu)件的溫度應(yīng)取其截面的最高平均溫度。但是.對于截面上溫度明顯不均勻的構(gòu)件,例如組合梁，計算構(gòu)件的抗力時宜考慮溫度的不均勻性。取最不利部件進(jìn)行驗算,對于變截面構(gòu)件 則應(yīng)對各不利截面進(jìn)行耐火驗算。3，2、6、本條給出了構(gòu)件耐火驗算時的三種方法,耐火極限法是通過比較構(gòu)件的實際耐火極限和設(shè)計耐火極限 來判定構(gòu)件的耐火性能是否符合要求，并確定其防火保護(hù)。結(jié)構(gòu)受火作用是一個恒載升溫的過程 即先施加荷載 再施加溫度作用、模擬恒載升溫.對于試驗來說操作方便,但是對于理論計算來說則需要進(jìn)行多次計算比較、為了簡化計算 可采用直接驗算構(gòu)件在設(shè)計耐火極限時間內(nèi)是否滿足耐火承載力極限狀態(tài)要求 火災(zāi)下隨著構(gòu)件溫度的升高、材料強度下降,構(gòu)件承載力也將下降,當(dāng)構(gòu)件承載力降至最不利組合效應(yīng)時 構(gòu)件達(dá)到耐火承載力極限狀態(tài)。構(gòu)件從受火到達(dá)到耐火承載力極限狀態(tài)的時間即為構(gòu)件的耐火極限.構(gòu)件達(dá)到其耐火承載力極限狀態(tài)時的溫度即為構(gòu)件的臨界溫度、因此、式,3,2.6。1。式、3、2,6。2、式,3。2、6、3、的耐火驗算結(jié)果是完全相同的.耐火驗算時只需采用其中之一即可，