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 50】0,16-2《014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! 50016-20!。14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? 50016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.《。25h~0.50】。h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8【0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 8】。34:、美国ASTM 】E 119和NF】PA 251、英国!BS 476、德】国DI?N 4102、日】本JI?S :。。A 1304—、澳大利亚A—S 153》0.4、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197—0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BS 59!。50 Part【 8、?欧,洲规范ENV 【199?3,。 -1-2、美国规!范AN-《。SI/AIS—C 360》-10等《规范所采用的方【法相同上述标准的具!体名称如《下  】   1《) :lnterna【t,。io:nal 《。Standards! Organiz】ation(—ISO)《。.IS0 8—34-1:1999!,,Fire-r—esistan【ce tests】-Element】s of b—ui:lding c【onstruct】ion-Part】 1: Gen【eral req】uirements!. 《     【。2) 1nte【rnation【。al Sta—ndard》s :Organiza】tion(IS【。O).IS0— 834-5 【200?0.F?ire?-res《ista《nce? tests-【Elem《ents of 】。b,uildin—g, ,cons《truction】-P:ar:t 5?: Spe》cific —r,equirem【ents for !loadbea【。ring hori!zon?tal separ!ating e【lements. !   【 , 3) 1nter!national】 Sta《ndar《ds O《rga?nizat》io:。n(ISO).IS!。0 834》-,6:2000.F】ire-r》e,sis?tance —tests》-Elemen【t,。s :of bui—ldin《g cons—truc《tio?n-P?art 《。。6: S《peci《fi:c :。req?uiremen【ts for b】eams. 】 :     》4): 1nter—nat?ional —S,tand《a,rds O》。rgan《。ization(I!SO).IS0 】834-7:—2000.Fir】。e-resis【tance tes!t,s-Elemen】ts of —building】。 ,constr—uction—-P:a,。rt 7: Sp】ecific— require】ments fo】r col》。umns. ! ,。  :   5) In】te:rnationa】l Standar!ds Or》gani《zatio》n(I?SO).IS—O,/CD?。 834-10.F!ire re—sist《ance test!s-E?lement—s,。 of b》ui:。lding》 c:onstruct】i,o,n-P?art 10—: Specifi!c requir】ements 【to det—erm?ine th—e contr【ibution 】of a《pplied 【。fi:re pr》otection !materia【ls to st】ructur—al: ele《ments》. —  :   6) Int!ernationa!l Stand【ards 》O,rga?nizatio【n(ISO).【IS:O/CD《。。 8:34-1《1.:Fi:re ?resistan】ce: test》s-:Elem《ents of b!ui:lding —c,onstruct】ion-《P,art 11: S!pecific【 requir【ements fo!r the —assessmen!t of fi【re protec!tion to【 str《uct?u,ral st—eel 《elemen—ts:. 》     7【) :Ameri》can 《Society o!f Tes》ti:n,。g an《。d Ma《terials(A!。STM).》AST?M E119—-12?,Standa【rd:。 Test —Metho》ds fo》r F?ire T》est?s of Buil!din?g Con》。st:。r,uct?ion a》nd Mater】ials. 【。 ,  《   8) Na】tiona》l Fi《re Prot【ectio》n Associ】atio《n (NFPA【),NFPA 2】。。519 Stand!ard Metho!ds of》 ,Tests o【f Fire Re!。sis?ta:nce? of Bui【lding》 Con《structi【on ?and Mat【erials—。,200《5 editio】n. ? 》    9) 【B,。。ritish S】tandard【s Insti【tution(B】S,I),BS》 476《-20:1987,!Fir?。e Tes》ts: on Bui【lding Mat!erials— and S—tructures!。,,。Part 20: !Method fo!r,。 Determi】nation 【of ?th:e Fire 【Resi《s,tan?c,e of E—l,em:ents 》of ?Co:n,。struc》tion《 (G?en:era?l :Prin《ci:ples).— —    10—。) British!。 Standar】ds Ins—titutio【。n(B?SI:),:BS: 476-21:】1987,Fir】e :T,。ests on【 Bu?i,lding》 Materia】ls and St!。ruct《ures,》Part 21:】 Methods】 for 》Deter》mination】 of the F!。ire Res【istan》ce: ,of Loa—dbe?aring —Elements】 of? Construc!tion. !     11】) B?ritis》h St《andards I!n,s,titutio【n(BSI),B】S 476》-,22:1987,】。Fire Test!s on B—uil?ding Ma【terials 】and S》tructur【es,?Pa:r,t, 22?:Methods !for Deter!mina《tion《 of th—e :Fi:re Resis】。t,a,nce of No!n-Lo《adbearin】g E?leme《n,t,s of《 Const—ructio—n.: :。     1!2) Briti】。sh Stand】a,rds In—stitut—i,on(B《。。S,I),BS —47:6,-23?:1987,Fir!。。e Tests【 on 《Bui?ldi?。n,g M?a,。terial—s and》 Struct【ures,Pa【rt 23: 【Meth《ods 《for Dete】rm:ina?tion o—f th《e Con》tribution! of C》omp?onents 【t,o the F【ire Resi】stance of! ,a Struc【ture.》 , 《     》13) D》euts《。ches I—nstitut【 fur《 Norm》ung,《DIN 4102】-19? Fi?re B《eh:avior of】 Bu?i,lding》 Ma?terial—s :and 《Building】。 C:omponents!,Part —1:B?u,ildi《ng Mate【r,ials,》 C:oncepts,】 Requirem!ent?s, and T—ests,1998!.   !  14) Deu!tsche》s Inst—。itut《 für No【rmun《。g,DIN》。 ,41:02-2,》Fi:r,e Behav【ior 《of Build】ing Mat【e,r,ial?。s, ,and Bui【l,ding《 Compone】。nts,Part !2:Buildi】ng C《ompone—nt:s,Definit!io:ns,Requir!ements 【an:d :Te:sts,1》977.《 —    15) 】。Deutsches! Instit【ut: fur Nor】mun?g,DIN 410!2-4,Fire】 behavi【or of》 Bui《lding》 Materia】ls and— Buil》。d,ing C》o,mpo?nents,Pa】rt 4:Syn】。o,psis 》and 《。Appli》cation o】f Classi】fied Bui】lding》 Mate》ri:als, Co【mp:onents 【and Sp—e,cial 》Component!s,199》4. 】    16—) Ja《panese— ,I,ndustr—ia:。l Standar!ds:,J:。I,S A 1304:!1994,》建篥樽造部分の【耐火試?驗方法? (Me《thod of F!ire Resis!tance T【est for S!。truct》ural Par】ts ?of: Buil》din?gs),19—94.? :     1!7) ?Standar【ds Assoc】iat?ion of Au!stralian】,AS 15—30.4-19【97,Metho】ds: f:or: Fire》 T:es:ts on Bui!lding Ma】t,eria《ls, Co—mponents !and Struc!tures》, Part— 4: F》ir:e-:Resistanc!e Tes》ts of —Elemen—ts of Bu】ilding 【Co:nstruc—tion,19【97. 】。   ?  18)》 E:u,ropean C】onvent—ion for【 Co?nst?r,。uctio》nal S》teel《work(ECCS!),Tec》hnical Co!mmit《t,e,e 3-Fire】 Safety【 of S》teel St【r,uc:tures,—Eur?opean》 Re?commen—dati《。on for t】he Fire 】Safety of! Ste《el Struc】。tures-Cal!culation】 o:f the Fi】r,e Resist】。。an:ce of Loa!d,bea?r,ing El—ement —a,nd Str—uctural A!ssem《blies Exp!osed t—。o th《e Stand【。ard F》ire,Am—ster《dam, El【sevier—,1983. ! ,。   《  :19)? Briti—sh Stand】ards《 Institu】t,i,on(?BSI?),B?。S 59《50,The S】tru?ctural— ,Use of St!eelwork i!n Buildin!gs,?Part 8:Co!de ?of P《ractice 】for Fi—re: Resi》sta?nt Des—。ign,2003.! :    【 20?) E?urope》an Comm【ittee》 for 》Standar【diza《tion,E—N,V 1?。9,93-1-2,E】。。uroc《ode 3,Des!ig:n,。 of? Steel St!r,。uctures,】Part 1—.2:St》ructural】 Fire D【esi?gn,2《005. 【    — 21)《。 ,Amer《ican《 In?s,titute of! S:te:。el Const】ructi》on.?ANSI/》AI:S,。C 360-1【。0,Speci【。fica《tio?n for S【tructu—ral Steel! B:uildi》ngs,2010.! 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 ?500?68-200—1、建筑结构荷载规!范GB 500【09-2012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: 595《0 Pa《rt 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 《