6》 , 钢结构的温度计】。算
—
?
6.1》 :火灾升?温曲线
【
6.1【.1 《。本条规定了钢—结构耐火《验算与?防火设计采用的火】灾,升温:曲线
》。
? , : 建筑火灾一般是从!建筑内?部的某一空间起火开!始而造成的结果【通,常,可,分为火?灾初期增长阶段、全!盛,阶段:、衰退阶段》三个阶段火灾—的发展过程》及,其严重程度取决于室!内可燃物的燃—烧性能?、数:量及分布情况—(火荷载密》度,)以及?着火房间的大小、形!状、通风状况等因】素图6为一》般室内火灾》、,高大空间火灾这【两,种典型的建》筑火:灾着火空间的环境温!度升温曲线的—。比较
?
《
【。图,6 一般室内—火灾与高《大空间火《灾的升温曲线比较】
《
一般室!内火灾在初期增【长阶段?。、全:盛阶段之间有一个】标志着火灾发生【。质变的现象》轰燃现象(图7【)这时室内所有可】。燃物都将着火燃烧环!境温度急剧升高危及!结构安全轰》燃现象是一般—室内火灾过程中一个!非常重要的》现象持续时间很【短
》
实际火!灾升温曲线》。具有多样《性为了统一和便于】比较许多国》家和组织制定了标准!火灾升?。。温,曲线用于构件—耐火试验《以评定构《件的耐火极限为了】使钢结构耐火验算】与,标,准耐火试验》一致因?此本规范规定采用】标,准耐火?试验的炉内升温曲】线作:为钢:结构耐火《验算的火灾升温曲】线
《
》
图7— 一般室内火灾的】发展过程
【
? 式》(6.?1.1-1)所【规定的标准火灾升温!曲线:是现行国家标准【建筑构件耐火试验方!法 第《。1部分通用》要求GB/》T :9978.》1所采用的》升,温曲线该曲线和【国际标准《IS0 834-】。119?99所采用的—标准火灾升温曲线】相,同,适,用于以纤维》。。类火灾为主的建筑】其可燃物主》要为一?般可:燃物如木材、纸张】。、棉花、布匹、衣物!等可混有《。少量:塑料或合成材料
】
【 式(《6.1.《。1-2)所规定的】升温曲?线称为碳氢(HC)!升温曲线适用于【可燃物以烃类材料为!主的场所如石油【化工建筑及生产【。、存放烃类材料、】产品的厂房等
】
《 图8—为标准火灾升—温曲:线与碳氢(H—C)升温曲线的【比较
【
—
图8 标准火】灾升温曲线与—碳氢(HC》)升:温曲线?的比较?
》
6.1.2— 采用标准—火灾升温曲线—给结:构防火设计带来了很!大的:方便但是标准火灾升!温曲:线有时与实际火【灾(如?高大空间火灾)相】差,甚大为了更好地【反,映实际?。火灾对结《构的破坏《程度在?能确定建《筑物室内《的有:关参:数以及火《荷载的情况》下,欧,洲规范EC3— EN 1993】-1-2、》英国规范BS— 5950: Pa!rt 8等均—允,许结构?。防,火设计采用实际火】灾升温曲线近年来提!出的性能化》防火设计方》法(P?erformanc!e-Based D!esign Me】thod)》则更是要求在设计时!应采用能《反映实际《火灾特性的》。升温曲线因此本【条规定当能准确确定!建筑的火灾荷载、可!。燃物类?型及其分《布,、几何特征等—参数时建筑内着火】空,间的:环境温?度,也可按其他有—可靠依据的火灾模】型计算
》
— 必须指出的是】高大空?间火灾着火空间的环!境温度不一》定很高但是》火灾区域及邻近的】构件还应考虑可能被!。火焰吞?没、火?焰辐射对其升—温的影响建筑内的高!大,空间大体可分—为以:下两:类
《
(1!。) 占地面积—相,当大且具有一定高度!的大体积型建—筑如会堂、展览馆、!剧,。院、体育《馆、:候车厅和大型仓库等!其面积通常有几【百至:几千平方米高度一般!在8m~20m之间!;
?
》 , (2) —具有一定的》占,。。。地面积但空间相当高!。的细高型建》筑如高层建筑的【中庭其面积为—几十至几《。百,平方米高度则—有十几米至百米【
6【.1.3 本规范!第2.1《.8条给出了等效】曝火时间的定—。义(见?图9)本《条给出了《确定等效曝火—。时间的方法》。该方法基于火—。灾释放热量相等的】。原,则该方法考虑—了火灾持续时间的影!响但火灾时从热【烟气传递到构件的热!量与热烟气和—构,件的温度差有关因此!当实际火灾》升温曲?线与标准《火灾升温《曲线差别很大时该方!法存:在较大的误差
】
,
》
:。
图9 等效】曝火时间te—
《
》 ,为简化计算数值【积分法计算面—积时时?间间隔可取1min!按下式确《。定等效曝火时间
】
【
式中Tg】i由式?(6.1.1-1】)确定的《标准火灾升温—。曲线中i时刻(m】in:)的热?烟气平均温度(℃)!;,
— T′g!。J实际火《灾升温曲《线,中j时刻《(min)》的热烟气《平均温度(℃);
!
! t?′实际火灾作用【时,间(min);
】
! :te:等,效曝火时间》(min)》
《
6.2【 钢构件》升温计算
—
?
《 本《节适用于表》面受火?均匀的轻型钢构【件的升温计》算重型钢构件或【表面受?火不均匀的钢构件其!截,面上各点温度相【差较:大为不均匀分布宜采!用有限差分法、有】限单元法等数值方法!计算其升《温当单位《长度钢构件的表【面积与对应的体积之!比大于10时为轻型!钢,构件;?反之则为重型钢构】。件实际工程中—。的,大部分?钢构件为轻》型,钢构:件
《
6.2.【。1 本条给—。。出,的,无防火?保护钢构件的—升温计?算,公式基于集总—热量:法原理为增量公式需!要逐步?迭代计?算其中时间步—。。长△t不宜大于5 !s以保证计算—精度表6.2.【1,给,出的综合辐射—率εr取《自美国标准AN【SI/AISC【 36?0-10《Specifi【cation 【for Struc!tu:ral S》teel Bui】l,dings(20】10)综《合考虑?了烟气的辐》射率以及辐》射角系?数的影响适用于符】合,本,规范第6.1.【1条式(6.—1.1-1)—、式(6.1.1】-2)规定的—火灾当实际》火,灾与:本规范第6.1【。.1条式(6.1.!1-1)、》式(6.《1.1-2》)规定?的火灾相《差很大时应调整综合!辐,射率的取值表—9给出了《常见的无防火保【护钢构件的截面形状!系数计算《示例在标《准火:灾下无防火保护【的钢构件按》式(6.2.—1)计?算,的温度?如表1?。0所示
《
表9【 ,。无防火保护》钢构件的截面形【状,系数
》
—
续表》9
《
!注表中A为》构件截面《积
表1!0 标准火灾下无防!火,保护钢构件》的,温,度(℃)
—
《
续【表,10:
》
注1! 当F/V<10时!构件温度《应按截面温度非均匀!分布计算;》
— 2》 当F/《V>300时可认为!构件温度等于空气】温度:
?
6《.2.2《 本条《给出的有防火保护】。钢构件的《。升温计算《公式为增量公—式需要?逐步迭代计算—其中时间步长—△,t不宜大于3—0s:以保:证计算?。精度
! 有防火保护钢!构件的截面形状系】。数Fi/V不仅与】钢,。构件的截面特性【有关还与防火保护层!做法有关工程中【常用的防《火,保护层做《。法可分为两种(【1)外边缘型保护】即,防火保护层全部【沿着钢构件的—外表面进行保护;】(2)?非外边?缘,型保护即全部或【部分防火保护层不】沿着钢构件的—外表面?进行保护表11给】出了常见的有防火】保护钢构件的截面形!状系数计《算示例?
,
!钢结构防火保护的种!类和:施工方法《较多其?特性也有较》大的:差别有些防火保【护层质?量很轻相对》钢构:。件来说其自》身吸收的热量可忽】略这种防火》保护层称为轻质保护!层;:而有些防《火保护层《自身所吸收》的热量必须》加以考虑这种—防火保护层》称为非轻质保护层】。一,般,情况下非膨胀型防】火涂:料、膨胀型防火涂】料、蛭石防火板、硅!酸钙:。防火板、硅酸铝纤维!毡等防火保》护,层为轻质《保护层;《混凝土、金属网【抹,砂浆、砌《。。体等防火保护层为】非轻质保护层忽略】保护层自身所吸【收的热?量钢构件的温度计】算结果是偏高的因】此以此温度进行防】火设计的结》果偏于安全》。
】 标准火》灾下:采用轻?质防火保《护层的钢《构件:按式(?6.2.《2)计算的》钢构件温《度如表12》~表18所示
!
表11 有防!火保护钢构》件的:截面形?状系数
》
】
续表11—
:
,
》
续表—11
【。
?
注表中【A为构?。件截面面《积
?
《表1:2 : 标准火《灾下轻?质防火保护钢构件】的升温(℃)等效热!。阻0.01》m2·℃/W
【
!
续表《12
》
:
续】表12
【
【
表13 》 标准火《灾下:轻质防火保护钢【构件的升温(℃)】等效热阻0.0【5m2·℃/W【。
》
—
续表1《3,
《。
《。。
,
续表1—3
【
,
表14】 标准火》灾下轻质防》火保护钢构件的升】温,(℃)等《效,。。热阻0.《1,m2·℃/》W
!
续表14】
》
,
—表15 》标准火灾《下轻质防火》保护钢?构件的升温(℃【),等效热阻0》.2m2·℃/W】
,
【
续》表15?
《
,
:。
表—16 标准—火灾下轻质防火保护!钢构件的升温(【℃)等效热阻0.】3m2·℃/—W
:
》
续表1!6
《
:
?
续》表16
《
,
】
表17 标准!火灾下轻《质防火保护》钢构:件,的升温(℃)等【效,热阻0?.4m2·℃/W
!
!。
续表17
【
》
—续表17
》
?
表!18 《标准火?灾,下轻质防火》保护钢构《件的升温(℃)【等效热阻0.5m】2·:℃/W
!
《
:续表18
!
:
?
6.2.—3 本条》给出的标准火—灾下采用《。轻质防火保》护的钢构件的近似升!温计算公式是通过】对本规范第6.2.!2条的迭代》升温计算公》式(6.2.2【-1)、式(6.2!.2-4)的—计算结果进》行数学拟合得到二者!的比较?如图10所示从图】中可见当钢构件的】温度不大《于,7,。00:℃时二者《计算结果的偏—差很小由于式(【6.2.3)为显式!计算:公式极?大地方便了计算
】
《
【图10 简化—升温计?算,公式(6.2.3)!与,迭代升温计》算公式(6.2.】2-1)的比较
!
(》图中实线《为简化公式》。计算结果虚线—为迭代公式计算结】果):
: