Resistance elements. 拉弯构件和压弯构件等以弯曲变形为主的构件 11: Standards Institution（BSI） 规定节点的防火保护要求及其耐火性能均不应低于被连接构件中要求最高者 2 the Materials 各国及有关组织制定了相应的试验标准 4:Synopsis 当建筑中局部为大跨度结构 5） 3.2.3 钢材强度下降 3） edition. 可通过构件的塑性变形 Methods of 基于整体结构耐火验算的防火设计方法适用于各类形式的结构 必须进行承载力极限状态验算 resistance 但是 of 预应力结构时 Standards 对于截面上温度明显不均匀的构件（例如组合梁） 但这些构件的耐火极限表比较粗略 因此根据防火保护层的等效热阻相等原则可按附录A确定实际施工厚度 必须进行科学的防火设计 Organization（ISO）.IS0 Normung ——荷载（作用）效应组合的设计值 基于整体结构耐火验算的设计方法应考虑结构的热膨胀效应 式中 Organization（ISO）.ISO/CD Structural Resistance 0T ＝0.4 基于整体结构耐火验算的钢结构防火设计方法应符合下列规定 Part American ≥t 6: 一 50016的规定 tests-Elements resistance 1998. 必须保证钢结构节点在高温作用下的安全 Part Requirements 9978—1988等 of of 50068-2001 必须严格执行 典型的屋盖结构体系 《建筑结构荷载规范》GB 3.2.1 再施加温度作用 E requirements 23: （General determine 2000.Fire-resistance 2:Building lnternational 9978.7通过试验测定 Building Tests 4102-4 我国国家标准《建筑构件耐火试验方法》GB/T 预应力钢结构对温度敏感 Deutsches 耐火验算时只需采用其中之一即可 12） 其截面形状系数小于邻近构件 to 21） separating Standards Fire 本条规定了钢结构节点的防火保护措施 跨度不小于60m的大跨度钢结构 Construction 在火灾下构件的变形显著大于常温受力状态 钢结构在火灾下的破坏 加劲肋等聚集 Methods Principles）. of construction-Part Components Institution（BSI） 50009的规定取值 Structural Fire of 设计指标包括 等效热阻是衡量防火保护层防火保护性能的技术指标 该组合是根据现行国家标准《建筑可靠度统一设计标准》GB 对于该部分结构及相邻受影响的结构部分的耐火性能验算也要按照本条规定进行 fire 随着温度的升高 节点板 Elements columns. tests-Elements for q and 这在理论上仅适用于各种荷载（作用）的效应与荷载为线性关系的情况 of 4102-19 Resistance 构件从受火到达到耐火承载力极限状态的时间即为构件的耐火极限 1993 476-22:1987 （3）构件整体丧失稳定 （2）受弯构件产生足够的塑性铰而成为可变机构 ——按永久荷载标准值计算的荷载效应值 轴心受压等以轴向变形为主的构件 Deutsches Fire 需要进行防火保护 of 基于“强节点 Structures of 基于构件耐火验算的钢结构防火设计方法应符合下列规定 International Fire Association 应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB construction-Part of 5950 of Organization（ISO）.IS0 on 对于变截面构件 Part 3.2.1 防火要求 通常 Fire 7: 19） Resistance materials National 834-1:1999 of 火灾下钢结构构件的实际耐火极限不应小于其设计耐火极限 and 3.2.6 of （2） in 防火保护层的厚度 非膨胀型钢结构防火涂料 Tests Standard 3 1 1: 即荷载（作用）效用组合公式（3.2.2-1） 基本规定 Structures-Calculation 1997. Recommendation Materials and 德国DIN 476-20:1987 ——荷载（作用）效应组合的设计值 Industrial Parts 英国BS 当构件承载力降至最不利组合效应时 the Construction. 还应考虑结构几何非线性的影响 是关系到建筑结构安全的重要指标 476-23:1987 Materials 大跨度钢结构局部构件失效 contribution T 应根据本规范第6章的规定确定 ——在设计耐火极限时间内构件的最高温度 应按本规范第3.1.1条规定确定 补充增加了柱间支撑 for 1nternational Fire Resistance 而在火灾后 或者作为横向水平支撑开间的腹杆 Organization（ISO）.IS0 and 对于这类檩条 檩条除支承屋面板外 Building 本条规定了钢结构在火灾下的荷载（作用）效应组合 楼盖支撑 1:Building Definitions 各防火分区应分别作为一个火灾工况并选用最不利火灾场景进行验算 故将本条作为强制性条文 the for （1）钢结构产生足够的塑性铰形成可变机构 Fire for 致使钢结构不能承受外部荷载 计算构件的抗力时宜考虑温度的不均匀性 American ——楼面或屋面活荷载的频遇值系数 建筑经常发生火灾这类次生灾害 其承载力随之下降 requirements Materials 是基于承载力极限状态 Element Fire-resistance 第5部分 日本JIS 二级耐火等级的单层厂房（仓库）的柱 应考虑结构的热膨胀效应 结构受火作用是一个恒载升温的过程 且火灾下构件的边界约束和在外荷载作用下产生的内力可采用常温下的边界约束和内力 3.1.3 S γ Loadbearing 钢结构耐火承载力极限状态的最不利荷载（作用）效应组合设计值 of Building 上述标准的具体名称如下 构件达到其耐火承载力极限状态时的温度即为构件的临界温度 为了简化计算 必须严格执行 Buildings 结构中相当多的钢构件将进入弹塑性受力状态 故作为强制性条文 则应对各不利截面进行耐火验算 4102-2 钢结构构件的耐火极限经验算低于设计耐火极限时 采取安全可靠 Determination Determination Japanese 不应视为屋盖主要结构体系的一个组成部分 of 834-5 Non-Loadbearing requirements. 即使在火灾中出现破坏 3.2.4 of for British 21: 钢结构节点的防火保护应与被连接构件中防火保护要求最高者相同 Structures 楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同 造成整体倾覆 吊车梁的设计耐火极限不应低于表1中梁的设计耐火极限 第1部分 International 计算火灾下构件的组合效应时 1994. 国际社会在1970年前后开始研究建立基于结构分析与耐火验算的钢结构防火设计理论与方法 Tests 因此 对于受弯构件 防火保护应根据工程实际选用合理的防火保护方法 360-10等规范所采用的方法相同 Standards to Fire 没有反映钢构件的截面大小与形状以及受荷水平等因素的影响 13） d 结构材料性能受高温作用的影响 for 多层厂房（仓库）设置自动喷水灭火系统时 表1列出了现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 本质上是由于随着火灾下钢结构温度的升高 基本规定 构件升温热膨胀受约束将产生很大的温度内力 节点处防火涂层的厚度不应小于所连接构件防火涂层的最大厚度 structural Materials British Specific Materials ——按楼面或屋面活荷载标准值计算的荷载效应值 必须严格执行 钢结构构件的耐火验算和防火设计 Tests Part Organization（ISO）.IS0 Institution（BSI） of construction-Part DIN beams. 应根据防火保护层的等效热阻相等的原则确定保护层的施用厚度 经济合理 其设计耐火极限应按表1对“屋盖支撑 γ Construction Building BS 或是受压失稳 为了简化设计 注 the 钢结构节点处构件 119和NFPA Tests 钢材的弹性模量急剧下降 Structure. 耐火验算工作量大 476-21:1987 Building 本条规定了钢结构构件的耐火极限不满足设计要求时的处理方法 验算结构的耐火承载力 φ construction-Part Components 1983. Materials（ASTM）.ASTM 计算构件在火灾下的组合效应 of of Specific 1977. 材料强度下降 1 and 在较低温度时即进入弹塑性受力状态 Components Loadbearing 2005 对于轴心受压构件 8 在设计荷载作用下 loadbearing 本条所引用的现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 14） 2 由于计算方法对结构的承载力影响大 Part 结构类型和荷载特征等选用基于整体结构耐火验算或基于构件耐火验算的防火设计方法 由于钢材具有良好的塑性变形能力 在20世纪80年代以前 8采用 Elements Standards Building 其设计耐火极限可按表1规定降低0.50h BS of protection The für 来判定构件的耐火性能是否符合要求 Building 再逐步施加与时间相关的温度作用进行结构弹塑性分析 2010. 梁的特殊要求》GB/T on 并结合钢结构特点 应考虑热膨胀效应对内力的影响 钢结构构件的设计耐火极限应根据建筑的耐火等级 to 为此 本规范将本条作为强制性条文 Tests 3.2.2 构件承载力也将下降 美国ASTM Structural 应考虑热膨胀效应对内力的影响 Steelwork（ECCS） Test 同时 ＝1.0 膨胀型钢结构防火涂料的等效热传导系数与防火保护层厚度有关 可采用直接验算构件在设计耐火极限时间内是否满足耐火承载力极限状态要求 这些事项与钢结构防火工程的质量密切相关 Standards 将抵消热膨胀变形 当永久荷载有利时 for S φ 本条规定对于保障钢结构的耐火安全极为重要 of d Amsterdam （1） of Test 式（3.2.6-3）的耐火验算结果是完全相同的 DIN 结构材料性能受高温作用的影响 也不会造成结构整体失效 Committee Standards 在设计耐火极限时间内 防火保护材料的等效热传导系数 of 并应按下式进行验算 50016的规定确定 4: Institute 对于端部约束足够强的受火钢构件 （4）构件达到不适于继续承载的变形 ——构件的临界温度 钢构件可在进入屈服后继续承载 3 Wk 0T 设计时应予以特别重视 Materials of Steel 承载力法或临界温度法 此类檩条破坏可能导致主体结构失去整体稳定性 即先施加荷载 考虑钢构件热膨胀型温度内力时 R Society 在总结大量构件标准耐火试验结果的基础上 防火保护的构造等 S Application of A Use Organization（ISO）.ISO/CD 经济合理的防火保护措施 Fire Standards 但是对于理论计算来说则需要进行多次计算比较 construction-Part BS Building Practice m （2）钢结构整体丧失稳定 因此 英国规范BS 承载力法 of 可采用子结构耐火分析与验算替代整体结构耐火分析与验算 Building DIN Buildings） for Fire Components 1 Standards 2519 按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 恒载 国际上主要采用基于建筑构件标准耐火试验的方法来进行钢结构防火设计 d 1304:1994 0T 柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同 Standard 当构件两端的连接承载力不低于构件截面的承载力时 of 檩条仅对屋面板起支承作用 Testing 直接涉及建筑的结构安全 fur of 1993-1-2 Association 8） ——火灾下钢结构构件的实际耐火极限 在设计耐火极限时间内 评定结构状态及修复结构时 to Committee R Exposed m 构件的温度应取其截面的最高平均温度 Part of 钢结构的防火设计文件应注明建筑的耐火等级 Materials Requirements 并应经设计单位认可 对于轴心受拉构件 构件达到耐火承载力极限状态 对于耐火极限不满足要求的钢构件 Tk 2005. Components 假定火灾下构件的边界约束和在外荷载作用下产生的内力可采用常温下的边界约束和内力 Elsevier ——按风荷载标准值计算的荷载效应值 7） 应采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法 A of 许多国家的规范给出了通用的构件耐火极限表（如外包一定厚度混凝土的钢构件的耐火极限） m f JIS Fire G 拉弯构件和压弯构件等以弯曲变形为主的构件（如钢框架结构中的梁 Part 计算火灾下构件的承载力时 系杆”的要求取值 防火要求 3.2.6 构件的设计耐火极限 Safety Design Building ENV of 50016-2014对各类结构构件设计耐火极限的规定均为强制性条文 S 其耐火极限可不作要求 tests-Elements Tests 式中 γ Technical t 保证构件的耐火极限达到规定的设计耐火极限 实际上 Safety 17） 3.1.1 故要求采用基于整体结构验算的防火设计方法 先施加永久荷载 还兼作纵向系杆 3 并于80年代开始编制基于结构分析与耐火验算的钢结构防火设计规范 保证钢结构在火灾下的安全 因此 British 条文中给出的荷载（作用）效应组合值的表达式是采用各种荷载（作用）叠加的形式 Method 钢结构防火设计可分为基于整体结构耐火验算的防火设计方法和基于构件耐火验算的防火设计方法 assessment Fire 计算火灾下构件的承载力时 则仍应考虑结构正常使用中的各种荷载及作用组合 ≥T the 但是火灾下钢结构节点受力复杂 Structures 3.1 3.1.5 一级耐火等级的单层 ＝0.9 to 必须严格执行 5950 and for 并应采用结构材料在相应温度下的强度与弹性模量 Construction.ANSI/AISC 取最不利部件进行验算 G Classified 50009的规定取值 of 3 Materials. 360-10 Elements 1 进行这样一系列的耐火试验 大挠度变形来抵消其热膨胀变形 式（3.2.2-2）时忽略温度作用效应 E119-12 应根据本规范第7章 2 2003. Structures 采用防火涂料保护时 Part ——风荷载的频遇值系数 并应按下式进行验算 Resistance 对于受弯构件 ——结构重要性系数 且应按下列组合值中的最不利值确定 本规范采用基于结构分析与耐火验算的钢结构防火设计方法 根据验算对象和层次的不同 3.1.4 ——结构构件抗力的设计值 requirements 此类檩条应视为屋盖主要结构体系的一个组成部分 Components 图1 因此可不考虑温度内力的影响 a 为了改善这一情况 为此 改变结构受力方式 本质上是由于随着火灾下钢结构温度的升高 对于防止和减少建筑钢结构的火灾危害 必须指出 式（3.2.6-2） 且应符合下列规定 可根据涂层的等效热阻直接确定其施用厚度 应考虑火灾时结构上可能同时出现的荷载（作用） and 22:Methods Components 因此 弱构件”的设计原则 2） requirements 柱） （Method 1.2:Structural Specific of 16） for Steel 当施工所用防火保护材料的等效热传导系数与设计文件要求不一致时 Steel 欧洲规范ENV 防火保护层的厚度应通过构件耐火验算确定 834-10.Fire 834-6:2000.Fire-resistance Standardization 保护人身和财产安全极为重要 表1 Resistant General for 钢结构的防火设计应根据结构的重要性 European Institut 应视为钢结构构件达到耐火承载力极限状态 British 3.1.5 屋盖支撑和系杆的设计耐火极限应与屋顶承重构件相同 可采用耐火极限法 and the 防火板 但在火灾过程中再发生较大地震的事件为极小概率事件 第8章的规定确定 Structures 钢结构构件的设计耐火极限能否达到要求 -1-2 对于轴心受拉 protection Normung applied Methods and m w 其屋顶承重构件的设计耐火极限可按表1规定降低0.50h 取γ 楼面活荷载等 w 防火材料的性能要求及设计指标 Part 1530.4-1997 834 3.1.1 3.1.2 Elements 包括国际标准组织ISO/CD 该简化处理方法 on construction-Part 不要求进行正常使用极限状态验算 Standard 耐火极限法 5950 或按本规范有关规定计算确定 第8章韵规定确定 of 当满足下列条件之一时 Fire 临界温度法 Tests 故作为强制性条文 for ——按火灾下结构的温度标准值计算的作用效应值 澳大利亚AS 火灾下钢结构构件的承载力设计值不应小于其最不利的荷载（作用）组合效应设计值 Materials 4） British the of 按正常使用极限状态来设计钢构件的防火保护是过于严苛的 本条规定对于保障钢结构耐火安全至关重要 BS 是计算钢构件在火灾下的内力（荷载效应组合） Construction 476 of Standards 可不考虑热膨胀效应 3.1.3 也为英国标准BS Assemblies 对于非膨胀型钢结构防火涂料 对主结构（如屋架）起到侧向支撑作用 一般可取γ of 钢结构节点是钢结构的一个基本组成部分 Fire Gk and （3.2.6-3） 致使钢结构不能承受外部荷载作用而失效破坏 Institution（BSI） 通用要求》GB/T 取φ 防火保护措施及防火材料的性能要求 Protection Materials T 续表1 《建筑构件耐火试验方法 of 承重水平分隔构件的特殊要求》GB/T 无防火保护钢构件的耐火时间为0.25h～0.50h 50016-2014对各类结构构件的最低耐火极限要求 6） Structural of t 50009-2012中关于偶然设计状况的荷载（作用）效应组合原则制定的 9978.5 材料和构造措施 作用而失效破坏 Design 火灾下钢结构构件的最高温度不应高于其临界温度 Part 应按本规范第3.2.2条的规定确定 本条规定了钢结构构件的设计耐火极限确定依据 1304 3.2.5 of 此类檩条破坏 做到安全适用 elements. 20: 在总体上与欧洲钢结构协会ECCS钢结构防火设计标准 Methods Fire 对于试验来说操作方便 屋盖结构中的檩条可分为两类（图1） 834-11.Fire Buildings 建筑物中的墙等其他建筑构件的设计耐火极限应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB 1nternational Steel on 有可能造成结构连续性破坏甚至倒塌 Fire European 防火设计 应采取防火保护措施 Resistance Specification 因此 技术先进 3.1.4 楼面或屋面活荷载和风荷载等取火灾发生时的最可能出现的值 fur Behavior G 费用高 宜采用基于整体结构耐火验算的防火设计方法 钢材强度下降 8:Code m 9978.6 m BS 基于构件耐火验算的防火设计方法的关键 Fire-Resistance Fire for 3.2.5 on Convention 并应按下式进行验算 9978.1 钢结构在火灾下的破坏 3.2 当有充分的依据时（例如 the Construction. the 屋盖支撑等的规定 Structures ——永久荷载的分项系数 采用该方法 requirements 第二类檩条 （NFPA） 构件的设计耐火极限（h） 9） for ＝1.1 Concepts Fire 本条给出了构件耐火验算时的三种方法 3.1.2 预应力钢结构和跨度不小于120m的大跨度建筑中的钢结构 构件的实际耐火极限可按现行国家标准《建筑构件耐火试验方法 d Tests S 其承载力随之下降 防火设计 并应符合下列规定 为保证钢结构在设计耐火极限时间内的承载安全 1530.4 and structural and 对于以轴向变形为主的构件 柱的特殊要求》GB/T building Part Fire 热膨胀很可能导致预应力的丧失 tests-Elements building 必要时 构件的防火保护措施 and T 提高其耐火极限 建篥樽造部分の耐火試驗方法 European building 《建筑构件耐火试验方法 Structures 本条规定了在钢结构防火设计技术文件中应注明的基本事项 S 因此在结构未形成机构之前 （1）轴心受力构件截面屈服 1 3 1nternational 当满足下列条件之一时 for 火灾下允许钢结构发生较大的变形 Standards Fire 第6部分 of 防火保护层的等效热阻 ——钢结构构件的设计耐火极限 Institution（BSI） 美国规范AN-SI/AISC 251 3.2.3 Contribution 以延缓钢构件升温 3.2 Special 应根据本规范第7章 Building 往往需要进行一系列的试验方可确定合适的防火保护措施 Tests 应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 火灾下随着构件温度的升高 m 耐火极限法是通过比较构件的实际耐火极限和设计耐火极限 ≥S 应视为钢结构整体达到耐火承载力极限状态 4 tests-Elements 因此 构件温度应取其截面的最高平均温度 elements. t 地震过后 the building γ Institut tests-Elements 防火板等材料的等效热传导系数与防火保护层厚度无关 1） 其中 behavior 最好直接根据等效热阻确定防火保护层的厚度（涂层厚度） 可按本规范附录A确定防火保护层的施用厚度 Institut of 模拟恒载升温 and 5: and Construction 周边结构对局部子结构的受力影响不大时） 3.2.4 Qk Building d 钢结构应按结构耐火承载力极限状态进行耐火验算与防火设计 10: 4102 式（3.2.6-1） 本条指出了本规范钢结构耐火验算与防火设计的验算准则 例如 Fire φ 尽可能地减少试验次数 15） Eurocode Building 对于其他建筑 AS 3-Fire 对于耐火等级为一级的建筑 ——楼面或屋面活荷载的准永久值系数 steel ＝1.0 第一类檩条 building Deutsches Materials 对于膨胀型防火涂料 热膨胀将增大其内力并易造成构件失稳 18） （3.2.6-1） 第7部分 NFPA Building 3.2.2 Specific Standards Determination （3.2.6-2） Steelwork 因此 Methods d 3.1 for 节点升温较慢 Steel 热膨胀将减小轴心受拉构件的拉力 Australian building 仅影响局部屋面板 并确定其防火保护措施 20） 对屋盖结构整体受力性能影响很小 Determination 2 Behavior Normung Constructional 《建筑构件耐火试验方法 Components Part 因此在火灾下荷载（作用）效应组合中不考虑地震作用 10） 834-7:2000.Fire-resistance 并确定其防火保护 Design 1994. Specific Standards 因此 2 horizontal fire Building and 达不到绝大部分建筑构件的设计耐火极限 11） 根据受力性质不同