图3 对于钢与混凝土组合结构建议采用上限公式 本条有关高温下轻骨料混凝土的热工性能参数参考了EN 目前对于采用较大的名义应变来确定结构钢高温下的名义屈服强度已达成共识 避免了常规试验方法 1.0％等名义应变水平的高温屈服强度 Convention Q345等结构钢进行了系统的高温材性试验 5.3.4 T 温度达到650℃时 温度高于3 在本规范中 E 基本上小于或等于5％ （1） f 包括Q235钢 steel E 0.5％ Q390钢和Q420钢等 the Design 应通过试验确定 Fire 热膨胀系数α 其他温度下的值 极限强度有所提高 50010取值 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范公式（5.2.2）计算 应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 图4 ） 中碳钢 2 5.3.1 而在高温下名义应变取值尚无一致的标准 1993-1-2 表8 1985.] 8:Code [W/（m·℃）] 即 ——高温下混凝土的弹性模量（N/mm 高碳钢）和低合金结构钢等所含的碳元素 cT 综合国内试验资料 χ 应按下式计算 Institution E 公式（5.2.1-2）是根据EN 钢材的极限强度基本上随温度的升高而降低 for 通用要求》GB/T 第8部分 Part ——防火保护层的厚度（m） 可综合反映防火涂料在火灾下传热（隔热防火保护）的实际性能以及火灾下防火涂料外表面的热对流 3-Fire ——常温下混凝土的弹性模量（N/mm 这些钢材的高温物理特性基本相同 ——高温下钢材的强度设计值（N/mm 其中 第5.3.2条规定了膨胀型防火涂料保护层的等效热阻计算方法 高温下钢材的物理参数应按表5.1.1确定 以0.5％应变作为名义应变 3 当温度大于400℃时 采用540℃（约1000 5.1.2 cT T 140b（截面形状系数见表7）作为钢试件 结构防火设计》则取2％应变作为名义应变来确定钢材的名义屈服强度（European 5.3.3 ASTM 热传导系数采用常数可极大地简化计算 5.2.2 （3） 取540℃ of 比热容Cc应按下式计算 50017的规定取值 其热传导系数随温度有较大的变化 非膨胀型防火涂料的等效热传导系数 3 f——常温下钢材的强度设计值（ （1） 当轻骨料混凝土的强度等级低于或等于C60时 F sT s 结构钢在高温下的力学性能有如下特点（图3） 50017的规定取值 Structures Buildings 钢材高温下的屈服强度折减系数η 上限公式 随着研究的广泛与深入 可采用防火保护层厚度20mm 耐火钢的合金元素稍高于低合金结构钢 弹性模量折减系数χ 高温下普通混凝土的轴心抗压强度 钢试件的截面形状系数（m-1） 结构钢的热膨胀变形率△l／l （5）结构钢的泊松比V 长度500mm的I36b（或I40b）工字钢试件进行不加载耐火试验 ——高温下钢材的弹性模量（N/mm ——混琵土的温度（℃） 热辐射传热效应 c 5.1.1 得到了0.2％ 2 这两条规定了高温下结构钢的强度设计值和弹性模量 cT 高温下普通混凝土的热工参数应按下列规定确定 Constructional 4130 其他防火保护材料的等效热阻或等效热传导系数 ——高温下混凝土的弹性模量折减系数 concrete 1.5％应变 耐火设计实施规范》规定了三个名义应变水平的强度 能起到阻止或减弱“滑移”的作用 χ ——混凝土的比热容[J/（kg·℃）] 本条有关高温下普通混凝土的轴心抗压强度和弹性模量参考了EN 目前 5.2.4 on 本条有关高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度和弹性模量参考了EN ——混凝土的热传导系数[W/（m·℃）] 表5.2.4适用于强度等级C60及以下的混凝土 ） 5.1.4 2 3 Standards ——常温下混凝土的轴心抗压强度设计值（N/mm Part 5.2.2 本规范取这些参数在高温下的平均值 在实际工程中 测试钢试件的升温曲线 当温度低于400℃时 已无明显的屈服平台 5950-8 加工过程对其影响较小 适用于除上述两类以外的构件（British cT 应为840J/（kg·℃） 形成比原涂层厚度大数倍到数十倍的多孔膨胀层 1993-1-29Eurocode 5.1.3 2005给出的普通混凝土热传导系数上 Committee 本条规定的非膨胀型防火涂料的等效热传导系数计算方法 按照国家标准《建筑构件耐火试验方法》GB/T 高温下钢材的物理参数 14907-2002采用I36b 2 且屈服台阶变得越来越小 50010取值 膨胀型防火涂料涂层厚度和膨胀层厚度 C 混凝土 European 针对膨胀型防火涂料的特点 EN Design 5.2.4 sT 间取值 其他防火保护材料常温下的热传导系数 比热容C 防火保护材料 要求600℃时耐火钢的实测屈服强度折减系数不低于式（5.1.4）计算值的10％ 因此膨胀型防火涂料存在最大使用厚度 当没有给出钢试件升温曲线时 钢材 密度ρc应为2300kg/（m sT C 其他厚度下的等效热阻可采用线性插值方法确定 膨胀型防火涂料的膨胀层厚度 弹性模量折减系数是对EN T i 2 材料特性 混凝土 ——高温下钢材的弹性模量折减系数 对于强度等级低于或等于C60的混凝土 常温下一般取0.2％应变作为名义应变 其中 可按表5.2.4确定 f 结构钢的比热C 钢材已基本丧失大部分强度 高温下耐火钢的弹性模量可按本规范第5.1.3条式（5.1.3-1）确定 1994-1-2:2005（Eurocode 第1部分 表5.1.1 η t 而是采用对应于涂层厚度的等效热阻 《耐火材料导热系数试验方法（热线法）》GB/T Structural 5990等的不足 但从工程应用角度 式中 表6 现行国家标准《钢结构防火涂料》GB s 钢材的强度与弹性模量开始急剧下降 即含水率不大于4％的普通混凝土 因此 钢材已无屈服段 Structures 钢材的屈服强度和弹性模量随温度升高而降低 特别是对比热和热传导系数 故在低温度区段内耐火钢的强度损失大于结构钢 [m/（m·℃）]: 可采用线性插值方法确定 表8给出了其他一些防火保护材料常温下的热传导系数 C c 5.1 1994-1-2 式（3）不适用这些钢材 cT 应在1600kg/（m s Fire ——钢材的温度（℃） C 1994-1-2 3 受膨胀层自身致密性 2005的规定 Manual 绝大多数钢构件的临界温度在450℃～700℃范围内 其中 温度高于300℃后 高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度折减系数η s Design 0.5％应变 屈服强度定义 Steel 5.2.1 T 表5.2.4 λ 耐火钢通过在钢材中加入钼等合金元素 高温下结构钢的强度设计值应按下列公式计算 s 其他温度下的值 2005 3 钢材高温名义 Standardization 合金元素的比例都很小 The 从而提高钢材高温下的强度 因此 （2） 高温下耐火钢的强度可按本规范第5.1.2条式（5.1.2-1）确定 强度等的限制 膨胀型防火涂料不宜采用等效热传导系数 of 对于强度等级低于或等于C60的混凝土 5.2 5.1.5 ——钢材的温度（℃） f 高温下钢材的热膨胀系数 1 9978-1999（目前已被现行国家标准《建筑构件耐火试验方法 并且高温对高强度钢 钢柱耐火试验表明 当涂料型式检验报告中给出钢试件升温曲线时 热传导系数λc应按下式计算 及弹性模量折减系数χ ——钢试件的平均温度（℃） 钢材的物理特性主要取决于钢材的化学组分 Resistant 下限公式 for 可根据标准耐火试验得到的钢试件实测升温曲线和试件的保护层厚度按下式计算 1994-1-2 5.3.2 1.2 隔热防火保护性能良好 for 式中 本条规定了高温下钢材的物理特性参数取值 T和弹性模量折减系数X 以适应各类构件的不同要求 5.2.5 5 防火保护材料 材料特性 膨胀层厚度不会一直随着涂层厚度的增大而增大 膨胀型防火涂料受火膨胀 可采用线性插值方法确定 应通过试验确定 Steel of s 导热系数试验方法（水流量平板法）》YB/T ） 由于此类化合物比铁原子大 5.2 s sT A36钢的高温应力-应变曲线 应为0.8×10-5m/（m·℃） ～2300k/（m 2 应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 2005.） Structures 2 η 1990.） 2 cT Technical 5.1.4 下限公式取平均值得到的 ℉）时的等效热传导系数 i 本条给出的热工参数取值适用于干混凝土 5.3.4 式中 1.2:Structural 加工工艺 热膨胀系数αc应为1.8×10-5m/（m·℃） N/mm ） Design 本规范给出的公式不一定适用于所有品种 BS （20℃时）和0.5％应变之间按线性插值确定[European 结构钢是指钢结构工程中大量应用的具有屈服平台的低碳结构钢和低合金结构钢 国内对Q235 与高温下钢材的物理特性不同 5.3.3 5.1.5 i 9978.1替代）进行耐火性能试验 应按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 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 Practice s 5.1.1 0 适用于含水率小于或等于5％的轻骨料混凝土 Committee 5.3 膨胀型防火涂料应给出最大使用厚度 屈服强度折减系数η BS E cT 2003等给出了我国结构钢高温下的强度设计值和弹性模量 钢 λ i 欧洲钢结构协会标准《钢结构防火-欧洲钢结构防火设计手册》规定 表7 高温下结构钢的弹性模量应按下列公式计算 耐火钢无蓝脆现象 应按照现行国家标准《钢结构设计规范》GB C 5.2.3 基于非膨胀型防火涂料保护钢构件的标准耐火试验 T Edition 等效热传导系数 1st 应用式（5.1.4） 适用于有防火保护的受弯组合构件 s0 ——开始时钢试件的温度 热传导系数和比热等随温度的不同会有一定的变化[式（1）～式（4）] Recommendations Steel ——等效热传导系数[W/（m·℃）] [J/（kg·℃）] 5.1.3 sT 该膨胀层的热传导系数小 of （3） ——钢试件的平均温度达到540℃的时间（s） 5.3.2 表5.2.2适用于强度等级C60及以下的混凝土 密度ρ for ——高温下混凝土的轴心抗压强度折减系数 ——温度为Tc时混凝土的轴心抗压强度设计值（N/mm 表5.2.2 cT C 应按下式计算 composite 温度高于400 供参考 ——高温下钢材的屈服强度折减系数 cT Steelwork 弹性模量应分别按下列公式计算确定 d 1994-1-2 高温下其他类型混凝土的热工性能与力学性能 cT sT 1 可采用线性插值方法确定 （2） （ECCS） 3 钢结构工程中常用的碳素结构钢（低碳钢 2005的规定 欧洲标准《钢结构设计 高强度钢绞线 通常以一定量的塑性残余应变（称为名义应变）所对应的应力作为钢材的名义屈服强度（图4） 5 应按本规范第6.2.2条计算 ＜1200℃ Vs=0.3 2 of structures: Fire 并参考EN ） 1994-1-2 Design 高温下普通混凝土的轴心抗压强度折减系数η 加工过程等对高温下钢材的力学性能有较大的影响 英国国家标准《建筑钢结构 ·℃/W） 5950 Use 但在180℃～370℃温度区间内 （1） 混凝土的含水率对热工性能的影响很大 结构钢的热膨胀系数a 并且不同保护层厚度下测得的非膨胀型防火涂料的等效热传导系数变化很小 火灾下膨胀层厚度主要取决于涂料自身的特性 塑性和韧性下降（即出现“蓝脆现象”） 5.3.1 高温下轻骨料混凝土的轴心抗压强度折减系数η 高强度螺栓 热传导系数之间均为非线性关系（图5） 图5 按上述方法确定的名义应变值过于保守 则在0.2％ 及弹性模量折减系数χ 材 钢材的生产工艺 2 00℃后 R 式中 式中 5.2.1 2％应变 非膨胀型防火涂料在火灾下受火温度范围大 因此需要指定一个强度作为钢材的名义屈服强度 （4） ——常温下钢材的弹性模量（N/mm 结构钢的热传导系数λ c Structural 应按表5.2.2取值 design）的规定 试验与理论计算的对比表明 in 可根据标准耐火试验得到的钢构件实测升温曲线按下式计算 其中 5.1.2 Steelwork 5.2.3 （2） 可取20℃ T （5） 钢梁 各钢铁公司生产的耐火钢的高温材性有较大的差别 可按式（5.3.1）计算非膨胀型涂料的等效热传导系数 ） 4 其他温度下的值 5.3 Safety sT 而且涂层太厚容易造成膨胀层过早脱落 在该温度段内耐火钢的强度损失小于结构钢 2005的规定 涂层的厚度 ℃后 c 钢索的强度影响要显著地大于结构钢 /V——有防火保护钢试件的截面形状系数（m-1） 热传导系数λ 20℃≤T （3） 应按表5.2.2取值 如无特别说明 fire 弹性模量折减系数χ 式中 Q345钢 应按下式计算 使钢材在高温时从原子中析出碳化钼M02C 2 可相当精确地模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温 and 高温下轻骨料混凝土的热工性能应符合下列规定确定 s 5.1 本条有关高温下普通混凝土的热工性能参数参考了EN ） ——防火保护层的等效热阻（对应于该防火保护层厚度）（m 膨胀型防火涂料保护层的等效热阻 第5.3.3条规定膨胀型防火涂料应给出5个使用厚度的等效热阻 对结构钢的高温性能以及钢结构在火灾下的反应有了更深入的了解 Part Safety C of 如国家现行标准《耐火材料 第1.2部分 ） 2005中混凝土的高温应力一应变曲线计算公式求导得到的 表6为按本规范有关公式计算的各温度下钢材的屈服强度折减系数ηsT和弹性模量折减系数X 式（5.1.5）时 适用于受弯钢构件 the 式中