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