安全验证
?。 3  基》本规:定, , 【 3?.1  防火要求 ! ? ? 3.1《.1  本条规定】了,钢结构构《件的设计耐火极限确!定依据表1列出了现!行国家标准》建筑设计防火规范】GB 50016】-2014对各类结!构构件的《最,低耐火极限要求【并结合钢结构特点补!充增加了柱》间支撑、楼盖支【撑、屋盖《支撑等?的规定 — ,     钢结构!。构件的设《。计耐火极《限,能否达到要求是【关系:到建筑结《构安全的重要—指标同?时本条所引用—的,现行国家标》准建:筑设:计,防火规范GB 5】001?6-2014—对各类?结,构,构件设计耐》火极限的规定均为强!制性条文因此本规范!将本条作为强制性】条文:必须严格执行— 《 :表1 构件的设计耐!火极:限(:h) ? 《 ? , 续表1 ! 【 :注1: 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 500—16的规定》;   !。  2 一、二【级耐火等级的单【层厂房(仓库)的】柱其设计耐火极限可!按,表1规定降》低0.?50h; 》  —   3 一级耐火!等级的单《层、多?层厂房?(仓库)设置自动喷!水,灭火系统时其屋顶】承重构件的设计耐火!极限可按表1规定降!低0.50h; !   —  4 《。吊车梁的设计—。耐火极限不应低于表!。1中梁的设计耐火极!限根据受力》性质不同屋》盖结构中《的檩条可分为两类】(图1) —。 : 《 图》1 典型的屋—盖结构体《。系 《  《   (1) 【第一类檩条檩—条仅对屋面》板起支承作用—此类:檩条破坏仅》。影,响局部屋面板对屋】盖结构?整体受力性能—影响很小即使—在火灾?中出现破坏》也不会造成结—构,整体失效因此不【应视为屋盖主要结构!。体系的一个组—成部分对于这类【檩条其耐火极限可不!作,。要求 】   ?。 (2)《 第二类檩》条檩:条除支承《屋面板外还兼作纵向!系杆对主《结,构(如屋架)起【到侧向支《撑,作用;或《者作为横向水平【支撑开间的》腹杆此类檩条破坏】可能导致《主体结构失去—整,体稳:定性造成整体倾覆因!此此类檩条应—视为屋盖主要—结构体系的一个【组成部分《其设计耐火极限应】按表1对“》屋盖支撑、系杆”的!要求取值 】 3.1.2【  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】通常无防《火保护钢构》件的耐火时》间为0.25—h~0.50h达】不到绝大部分—建筑:构件:的设计耐火极限需】要进:行防火保护防火保护!应根据?工程:实际选用合》理的防火保护方【法、材?料和构?。造措施做到安全适】用、技术先进、经济!合理防火保护层【的厚度应《通过构件耐火验【。算确定保《证构件的耐火极限达!。到规定的设计—耐火极?。。限保证钢结构在【火灾下的安全—对于防止和减少建筑!钢,结构:的火灾危害、保护】。人身:和财产安全极—为重要钢结构在【火灾下的《破坏本质上是由于】随着火灾《下钢结构温》度的升高《钢材:强度下降《。其承载?力随之下《降致使?钢结构不能》承受外部荷载作用】。。而失效破坏因此对】于耐火极《限不:满足要求的钢构件必!须进行科学的—防火设计采》取安全可靠、经济】合理的防火保护措】施以:延,缓钢构件升温—提高其?耐火极限《本条规定对》于保障钢《结构:的耐火安全极为重】要故:作为:强制性?条文必须严》格执:行 》 3.1.3  !本条规定了钢—结构节点的》防火保护措施—。钢结构节点是—钢结构的一个—基,本组成部分必须保】证钢结构节点在高】温,作用下的《安全但?是火灾下钢结构节】点受:。力,复杂耐火验》。算工:作量大?钢结构节点处构件】、节点板、加劲肋】。等聚集其《截面形状系数小于邻!近,构件节点升》温较慢?为了简化设计—基于“强节点、【弱构件”《的设计原则》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:者例如采用》防火涂料保护时节点!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 :。 本条【规定对于《保障钢结构耐火安全!至,关,重要故作为强制【性条文必须》严,格,执行 《。 3.1.】4 :。 本条规定了—在钢结构防火设计】技术文件《中应注明的》基本事项这些事项与!钢结构防火工程的质!量密切?相关防火保护措【施及防火材料的性】能要求、设计指【标包括?防火保护层的等效热!阻、防?火保护材料的等【效热传?导系数、防火保护】层的厚度、防—火保护的构造等 ! , 3.1—。.5  等效热阻是!衡量防火保》护层防火保护性【能,的技术指标》非膨胀型《钢结构防火涂—料、防火板等材【料的等效热传导【系数与防火》保,护层厚度无关—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—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】) : 【。3.2  防火【设计 》。  —   ?在20世纪80【年代以前《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:计并确定其防火保】护措施?为此各国及有关组】织制定了相应的试验!。标准包?括国:际标准组织ISO/!CD 834、美国!A,STM E —119和NFPA】 251《、英国BS 476!、德国D《IN 4《。102、《日本JIS A 1!304、澳大利亚A!S 1530.4】、我国国《家标:准建筑构件耐火【。试验方法GB/T !99781》。988等采》用该方法往往需要】进行一系列》的试验方可确定【合适的防火保护【。措施进行这样一系列!的耐火试验费用【高为了改善这一情】况尽可能地减—少试验次数在总结大!量构:。件标准耐火试验结】果的基础《上许: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)?但这些构《。件,的耐火极《限表比较《。粗,略没有反映钢构件】的,截面大小与形状以】及,受荷水?平,等因素的影响—为此国际社会在1】9,70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?  【   本规》。范采用基于结—构分析与耐》火验算的钢结—构防火设计》方法在总体上—与欧洲钢结构—协会ECCS钢结】构防火设计标准英】国规范B《S 5950 P】art 8》、欧:洲规范EN》。V 1993— -:1,。-,2、美国规范AN-!。SI/?AIS?C 36《0-1?0等规范所采用的方!法相同?上述标准的具—体名称如下 】 ?    1) l】ntern》ationa—l Sta》n,dards —Organiz【atio《。n(ISO).IS!0 834》-1:19》99:,Fire-res!ista《nce tes【ts-E《lements【 of b》。uil?di:ng co》nstru》。ct:i,o,n,-Part 1【: G?e,。。。neral req!uirem》ents. !     2) !。1nte《rnatio—。na:l S?tand《a,rds?。 Organ—izat《ion(I》。SO).IS0【。 834-》5 2000.Fi!r,e-res》istance 】test《s-Elem—ent?s :of bu》ild?ing c》o,nstructio!n-Par》t, 5: S》pecific 】requi》rement—s for l【oa:dbe?a,ring h—o,rizontal】。 sep《ar:ating e【l,eme?nts. !     》3) 1ntern!atio《nal 《。Standa—rds Org【an:ization【(ISO).—。IS0 834-6!。:200《0.Fir》e-re《sistance !tests-E【leme《n,ts ?of ?buildi—ng constr!uction-Pa!rt 6: S【pecif》ic re》quiremen】。ts for b】ea:m,s,. ?  》   4) —。1nternat】ional Sta!ndards O】rgan《izat《ion(IS—O,).IS0 —。834-《7:200》。0.:。Fire-r—es:istanc—e :tes?ts-El》emen《ts:。 ,of ?buildi—ng const】ruction-】Part 7:【 Specific!。 requirem!ents fo【r column】s.  !   5)》 I:nternatio!nal Stan】dards Org!anizatio】n(:ISO).I—S,。O/CD 834】-10.Fire】 resist【ance 》tests-Ele!ments》 ,of: ,build》ing c》onstruct】ion-Pa—。rt 10: 【Specific】 re?quirement!s, to? deter—mi:ne ?。t,he contri!bution— of? ap?plied f【ir:e prot—ection ma!t,erial》s to str】。uct?ural el【eme?nts. 】     —6) Int—er:nati《onal St【andard—s Organi】。。zatio》n(I?SO).《ISO/CD 8】34-1《1.Fire— res《istance【 te?sts-Eleme!nts of b】uilding 】construc】tion《-Pa?rt 11: S】pecific r!equi《remen》ts for th!e asses【。s,ment of【 fir《e protect!ion to—。 struc—tur?al ?steel el】em:en:ts:.  】 , , 7) Ame【rican So】ciet《y o?f Testing! and Ma【teria》。ls(ASTM【),.ASTM E11!9-12,》Standard】 ,Tes?t, M:etho《d,s for —Fir?e Te《。sts?。 of Build!ing Co—。nstru》ction》 a:nd M《ateria—ls. 】     8)【 Natio—nal 《Fire《。 Pr?ot:ecti《o,n As《s,o,ciati》on: (NF《P,A),NFPA 2!519 Sta【ndard M【etho《ds of T【es:ts of Fi】。re ?Resistanc!e, of 《Build》in:g Constr】ucti《on and M】aterials,!2005《 editi—on. —     9】) Br《itish S【tand《ards Inst!itu?tion(》BS:I),BS 476!-20:《198?7,Fir》e Te《sts o》n Bui》lding M【a,。teri《als and【 Str《u,c,t,ures,Pa【rt 20: M】ethod for! Dete》rminati【on: of th—e Fire R】esistanc】e of《 ,Ele?ments of !。Construc】tion (Gen!era?l Princ【ipl?es). 》   【  10) Bri!t,ish St—and?ards In【stitut—ion(BSI),!BS 476-21!:1987,Fi】re: Tests— o:n Buil—ding M—。ater《ials and !Struc》tures,—Part 21【: Met》hods fo【r Determi!nati《on: of the【 ,F,ire R》esis《tance —of Load【bearin—g El《ements o】f Const【ruc?ti:on. !    1》1) Bri—tish Sta】ndards In!s,titu《。tio?n(B?SI),BS 4】76-22》:198《7,:Fire T—ests on【 B:u,i,l,。ding Mate!rials》 and St【ruct《ures《,Part》 22:Metho!ds fo》r, Determi】na:。tion o—f the》 ,F,ire Re—sistance】 of Non【-Loadbear!i,ng E《lements【 of? Construc!。tion《。.   ! , 12) B—ritish— ,S,。。tandards !Inst《itut《ion(BS—I),BS》 476《-,23:19》87,Fir—e Te《sts on 【Buildi—ng Ma》terial—s and》 St?ruc?tu:res,Part】 23:《 Method【s fo《r De《term《i,nation o】f the —。C,ontrib—ution of !Compo》nent《。s, t:o th《e, Fi?re Resi【st:a,nce of— a St》ruc?ture. 【 《   ? 13) D—eut?sc:hes Insti!tu:t fur —No:rmun《g,DIN 410!2-19 Fire! Beh《avior o【f Buildi】n,g Ma《。teri《a,ls: and 》Buil《din?g Compone!n,ts,Part 】1,:,Buildi—ng Mate【rials, Co!n,cept《s, ?Req?uire《ments a【nd ?。Te:sts,1998】. 【    14)【 D:euts《ches I—nstitu—t für No】r,mung,D—IN 410—。2,-2,Fi》re Behavi!or of Bui!ld:ing 《M,。。ater《ials a—nd Bui—。lding Co】。mpon《ents,》Part 2—:Buildi【ng Com—pone《nts,Defin!iti?ons,Req【uiremen【。ts an》d Te《s,ts:,1977. !     15!), Deutsch】。es Instit!ut ?fur 《N,orm?un:g,DIN 410!2,-4,F《i,。re: beha》vior o—f :Bui?ldin《g Materia!ls and Bu!ilding— ,C,o,m,po:nents,Par!t 4:Sy—nopsis a】nd Appli】cati《on of —Class》i,fied Bu【i,。l,ding 》Mat?eria《ls, 《Componen】ts and S】pecia》l Comp—onents,【1994. !     16】) Japanes!e Industr!ial S》tandards,!J,I,S A 1304】:1994,建【篥樽:造部:分の耐火試驗方法】 (M?ethod —。of ?。Fire《 Res《。istance 】Test《 f:or: Structur!al Pa》rts o》f, Bu?il:dings》),19《94. 》。    【 17) Stan!dards Ass!ociation !of Aust【rali《。an,AS 15】30.4《-1997,Me】thods fo】r Fire 【。Tests on】 Bui《ldin《g Materi】a,ls:, Compo【n,ent?s and S【tructu—res, 》Par?t 4: F—。ire-R》esis《tance —Tests o【f E?lem?ents of 】B,uild《。ing Con【struction!。,1997. !。 ?   ? 1:8) Eu》ropean— Conven【tion for】 Co?nstr《uc:tional 【Steelwork!(EC?C,S):,Te?chn?ical Com】mittee 3-!Fir?e Safety !of: ,Ste?el Stru【ctures,Eu!ro:。pean Re【com?me:ndatio—n, fo?r t?he: Fi?re Safet】y of Stee!l :Struct—。u,res-C》alcul》atio《n of《 the Fire! ,Resista【nce? ,。of Lo》。a,db:earing E】lement a】nd Str—uctu《ral Asse】mblie》。s Exposed! ,to the 【。Standard】。 Fire,Ams!terda》m, Elsev】ier,198【3. —     19)!。 Briti—sh Stan【da:rds I》nst?itution(】。BSI),BS 5!9,50,Th》e Stru—ct:u,ral Use o!f Ste》elwork in! B:uilding【s,Part 【8:Co《。de of》 Pra《ctice —for 《。F,ire Resi】stant De】si:gn,?2003. ! , ,    20—。) Eur》o,p,。ean C》。ommittee】 for 》S,tandard【izatio—。n,EN《V 1993—-1-2,E—urocode 3!,Design 】of S《teel Stru!。ctu?res,P》。ar:t 1.2:S【t,r,uctural 】Fi:re Desi【g,。n,2?005.《 ? ,     —21) Ame【rican In】stitute o!f Stee—l Constr】uctio》n.ANSI/【AIS?。C 36《0-:10,Spe—cif?。ication【 ,for S》tructur【al Steel !B,uildings】,2:010?. 3.!。2.1?  本?条指出了本规—范钢结构耐火—验算与防火设计【的验算准则是基于承!载力:极限状态钢》结构在?火,灾下的破坏》。本质上是《由于随着火》灾下钢结构温度的升!高钢材?强度下降其承载力】随之下降致使—钢结构不能承受【外部荷载、作用而失!效破:坏因此为保证钢结】构在设计耐火极【限时间?内的承载安全必须】进行承载力极限状】态验算 【 当?满足下列条件之一时!应视为钢结构整【体达到耐《火承载力《。极限状态 —  》  :。 (1)钢结构【产生足?够的塑性《铰形成可变机构; ! ,。     】(,2,),钢,结构整体丧失稳定 !   【。  当满足下—列条件之一时—应视为钢结构构件达!到耐火承载力极限】状态 《   —  :(1)轴心受力构】件截面屈服; 】 :     (2】)受弯构件》产生足够的塑—性铰而成为可—。变机构; !     (3【。)构件整体丧失【稳定:;, ? ?    (4)构件!达,到不适于继续承载】的变形 】  :   随着温—度的升高钢材的【弹性模量急》剧下降?在火:灾下构件的变形【显著大于常温受力】状态按正常使用极】。限状态来设计钢构】。件的防火保》护是过于严苛的因】此火灾下允许钢结】构发生较《大,的,变形不要求》进行正?常,使,用极:限状态?验,算由:于计算方法》对结构的承载力影】响大直?接涉及?。建筑的结构安全【故将本条作》为强制性条文必须】。严,格,执行 【 3.2《.2 ? 本条规定了钢结构!在火灾下的荷载(】作用:)效应组合该组合】是根据现行国家标准!建筑可靠度统一设计!标准:GB 5《00:68-2001、】建,筑结构荷载规范【GB 50》009-2》012中关于—偶,然设计状《况的荷?载(作?用,)效应组合原则【制定的恒载、楼面】或屋面活荷》载和风荷载》。等,取火灾发生》时的最可能出—现的值地震过后【建筑经常发生火【灾这:类次生灾《害但在火灾过程【中再:发生较大《地震的?事件为极小概率事】件因此?在火灾?下荷:载(作用)效应组合!。中不考虑地震—作用;而《在火:灾后:评,。定,结构状态及修复结构!时则仍应考虑—结构正常使用中的】各种荷?载及:作用组合 —。 ?     必须【指出条文中给出【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:系的情况实际—上对:。于端部?约束足够强的受火】钢构件构件升温热膨!胀受约束《将产生很大》的温度内力在较低】。温度时即《。进入弹塑《性受力状态由—于钢材具《。有,良好的塑性》变形能力将》抵消热膨胀变形因】此在结构《未形成?机,构之前钢构件可在】进入屈服后》继,续承载 】。 3.2.3  】根据验算对象—和层次的不》同钢结构防火设计】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 】    大跨度钢结!。构局部构件失效有】可能造成《。结构连续性破—坏甚至倒塌;—预应力钢结构—对温度敏感热—膨胀很?。可能导致预》应力的丧《失改:变结构受力方式设】计时应?予,以,特别重视故要求【采用基于整体结【构,验算的防《火设计方法当建【筑,中局部为大》跨度结构、预—应力结构时对于【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 — 3.—2.4  基于整】体结构?耐火验算《的防火设计方—法适用于各类形式】的结构当有充分的依!据时(例《如,周边结构《对局部子《结构的受力影—。响不大时《),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 【   》  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、结】构材:料性能受高温作用的!影响先施加永久荷载!、楼面活荷》载等:再逐步施加与时间相!关的温度作用进【行结构?弹塑性分《析验算结构的耐火】承载力 《 ? 3.2.5 】 基:于构件耐火验算的防!火设计方法的关键是!计算:钢构件在《火灾下的内》力(:荷载效应组合—),。考虑钢构件热膨胀型!温度内力时结—构,中相当?多的钢构件将进入弹!塑性受?。力状态或是受压【失稳 】对于受?。弯构: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、柱)当构件】两端的连接承载【力不:低于构件截面的【承载力时可通过【。构件的塑性变形、】大挠度变形》。来抵:消其热?膨,胀变:。形因此可不考虑温度!。内力的影响假定火灾!。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!束和内力即荷载(】作用)效用组合公式!(3.2.2-【1)、式(》3.2?。.2-2《)时忽略温》度作用效应该简化】处理方?法也:为英国标准BS【 5950 Par!t 8采《用 ?。    【。 对于轴心》受压构件《热,膨胀将增大其内【力,并易:造成构?件失稳;对于轴心受!拉构件?热膨胀将《减小轴心受拉构件】的拉力因此对于【以轴向变《形为主的构件应【考虑热膨胀》效应对内力的影【响   !。。。  计算火灾下【构,件的承载力时构件的!温度应取其截—面的最高《平均温度但是对【于截面上温度—明显不?均匀的构件(例如组!合梁)计算构—件的:抗力时宜考虑温【度的:不均匀?性取最不《利部:件进行验算对于【。变截面构件则应【对各不利《截,面进行?耐火验算 【。 3.2.【。6  本条给出了】构件耐火验》算,时,的三种方《法耐:火极限法是通过比较!构件的实际耐—火极:限和设计《耐火极限来》判定构件的》耐火性?能是否符《合要求并确定—。。其防火保护结—构,受,火作用是一》个,恒载升?温的过?程即先施加荷载再施!加温度作用模拟恒】载升:温对于试验来—说操作方便但是对于!理论计算《来说则?需要进行多次计算】比较为了简化计算】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》。火灾下随着构件温度!的升高材料强—度,下降构件承载力【也将下?降;当构件承载力】。降至最?不,利组合效应时构件】达到耐火承载—力极限状态》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;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—度因此式(3—.2.6-1)、式!(3.2.6—-2)、《式(3.2.6-】3,)的耐火《验,算结果?是完全相同的耐火验!。算时只?需采用其中之—一即可 》