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附录E 】 钢管混凝土构件】。防火计算《方法
《
E.】。0.1 火—灾标准?。升温:曲线
【
》本规范?采,用的升温《曲线:为,国家标准建筑构件】耐火:试验:方法 第1部分通】用,要求GB/T 99!78.1-20【08中第6.6.】1条规定的升温曲线!也是国际标准I【SO 83》4推荐的升温曲【。线,
《
E.0》.2: 高温下》材,料的特?性
】 高温下—钢材和混凝》。土的:强度会随着》温度的升高而下【降目前采用》较,多的是国外T—.T.Lie的实】验数据由于》其采用的是高温下钢!材和混凝《土的强度和弹性【模量用分段函数或】表格的形式给出【。;为了方便采—用,计算构造新的—函数对其重新—回归最终得本规范公!式(E?。.0.2-》。。1):。。~(E.0.—2-4?)热工参数采用T】.T:.,Lie的成果
【
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E.—0.3 》标,准升:温曲线下构件的【温度:场计算
】
钢管混凝!土防火设计是通过】基于平均温度—概念的?方法由理论》、实验和数值分【析给:出了钢管和混凝土的!。平均温度计算—公式:多边形的平均温【度,计算基于平均温度控!制方程推导将—等效成具有》同样面积的圆形【截面:。计算其中
》
:
:。
, 钢》管,的等效厚度 —ds(单《位,为“mm”)按面积!等效成圆《形的厚度可以按下】式计算
—
》。
【 混《凝土的等效厚度【 Le(单位—为mm?)按面积等效成【圆形的厚度可—以按:下,式计算
!
《
E.0.—4 : 标准火灾升温曲线!。下构件的《抗压承载力
!
—由于钢管很薄—且导热性好》因此可以认为—钢管的温度处处【相等对于《混凝土由于存在【温度梯度《通,过研究发现可以采】用混凝土的平均【温,度来:统一衡?。量混凝土的强—度变化同时火灾下】钢管强度降低较快因!此,忽略火灾下的套箍作!用则强度的》折减系数 ks【cT 等于高温下】的强度叠加》。值比上常温下的强度!叠,加,值见本规范》公式(?E.0.《。4-2)《则火灾下《的组:。合强度等于强度折减!系数乘上《常温下的组合强度即!
!
当混!凝土:的,折减系数简化为线性!变化时可采用平均温!度,计算材料的强度折】减考虑温度》的不均匀《性混凝土的平均温度!按图1?7中的小值计算即
!
!
《 《
图1】7 钢管混凝土强】度折减系数(稳定系!数)
—
随温度的变化】曲线:
— 火灾下构件!的强度承载力设【计值按?下式计算
—
—
】火,。灾下构件的稳—定承载力《。设,。计值按?下式计算
—
】
— 式中φT t】。 时刻钢管混—凝土构件的稳—定系数按本》。规范公式《(,。。E.0?.,4-6)计算
!
【在,常温下影响构—件的:稳定系?数的主要《因素有两个》一个:是正则长细》。比另一个《是等效初《始偏心?对于正则长细比根】据统一理论的思想可!以将不同时刻的【钢管混凝《。土看:。成是一?种单一材料组成【的构件对应的参【数按不同时间—。点的材?料性质来确定—计算公式和常温相同!对于等效初》始偏心系数由—于高温的影响在这】里考虑到高温对【残余应力的影响稳定!系数按类似钢—结构的“b”类【截面考虑
】
《 高温下的稳定】系数同样根据静力公!式,扩展:而来高温《下的稳?。定,系数:计算:公式:如下
《
?
—
式中! ,。λscT高温—下的正则长细比;
!
?。
:。 【 λsc—构件的长细比;【
! , —fscT 》t 时刻钢管—。混,凝土:构件的强度》设,。计值按本规范公【式(E 0.4-1!)计算;《
【 《 Es【c,T t? 时刻钢《管,。混凝土构件的弹性模!量按本规范(—E 0.4-7)】计算
E!.0.5 空【心钢管混凝》土中空部《分注水构件的—耐火时间
!
《 空心钢管混—凝土柱可利用—管内无混《凝土的空心部分火】灾时自动注》水以使构件降温【保护柱子不》被破:坏表4?为,。不同火荷载比下空】。心注水?构件的耐火时间【有限元结果》从表中可以看—出在火荷载》比较大的《情况下如H-CF】ST-?1,(火荷载比大—于0.3)H-CF!ST:。-2(火荷载—比大于0.4—)注水?对提高构件耐—火时间的作用非常】有限可不考虑注水的!影,响按不注水钢—管,混凝:土构件计算耐火时间!而当荷载比较小时】注水能很显著地提高!。构件的耐火》时,间,一般能达到3h(1!80min)以上如!火,荷载比为0》.1时注水》构,件,的耐火时间超过4】h按3h(180m!in:。。)取值因《。此可以看出》注水对耐火时—间的提高《。主要针对大空心率】构件和小火荷载比的!情况
【
表?4, 不同火荷载—比下空心《注,水构件的耐》火时间(mi—n)有限元结果
】
》
?
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:。 注火—荷载比为1时即为极!限,荷载认为耐》火,时间为0.》0,
【 表5为几个】空心构件的火灾【。实验结果汇》总无防火保护层【时其:耐火时间《都,不到3h
》
表5 防!火实验结果汇总【
:
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—E.0.6 当】防火材料《为,非膨胀?型涂料时
—
》。 ?防火材料主要是阻】挡或延缓外部热【流向构件内部的传】热从而?起到滞?后构件升温的—作用延长构》件的耐火时间根据已!有文献的实验现象】发现带?保护层的构件的【升温过程和没有保护!层的构件《类似
《
》 当钢管温度】相同时?有保:护,层构件所用的—。时间 t《'e 和没》有保护层的构件所用!的时间 t'—0存在下面的关系
!。
—
?
【当混凝土的平均温】度相同时有》保护层构件所—用的时间《 t"e 和没有】保护:层的构件所用的【时间 t《"0存在下面的关】系
】
— 对》。于同一?构件当 《t'0=《t":0=t 《时t'e<t"e即!在相同?。的荷载?条件下?带保护层《的钢管?混凝土构《件的:耐火时间在 t'】e 和 t"e【 之间取《构件耐火时》间为
!
》。 《 :因此:非膨胀型涂料厚度可!以按下面的》公式:。计算
!
《
?。 式中《d保护?层,厚度(mm》),;
【 — λ保护【。层的导热系数[【W/(m·》℃,)如: ,λ=0.《。1W/(m·℃);!
— 《 : tsc【。没有保护层时构件的!耐火时间(min)!可以:根据:本规:范第E.0.4条反!算到;
—
?。 !。 te?加保护层后希望达】。。到的耐?火时间(m》in)
—
当】构,件在没有涂》防火涂?料时耐火时间大于期!望,达到的耐火时间时可!以不进行防火保护】。
,。
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当防!。火保护?层为水泥《砂浆时?
:
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在不带!保护层温《度场求解算例的【。基础上增加保护【层厚度这个参数【采用水泥砂》浆,作为保护层热工参数!见(:建筑物?。综合防火设》计,l994761【-76?2)根据研》究有当钢《管温度相同时—有保护层构件所用的!时,间 :t"e和《没有保护层的构件】所用的时《间 :t"0存在下面【。的关系
!。
《
当【混凝土的平均温【。度相同时有保—护层:构,。件所用的时间 t】'e 和没》有保护层《的构件所用的时间 !。t'0存在》下面的关系
【
,
《
,
,
— 对于同一构件【当 t'0=t"0!=t0 时t—'e<?t,"e在相同的荷【。载条件下带保护层的!钢管混凝土构—件的耐火时》间在 t'e 和 !t"e 之》间,则取耐火时间为
】
【
》 ? 因此水泥》砂浆的厚《度可以按下》面的:公式计算《(计算中已计—入,水泥砂浆的》导,热,系数)
】。
?
【 式中d—保护层厚度(mm】);:
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》 , ? tsc没!有保护层时构件耐火!时间:(m:in);《
?
— te!涂保护层后希望达】到,的耐火时间(m【i,n)
【
当构件在!没涂水泥砂浆—的情况下的》耐火时间《大于期?望达:到的耐火时》间时可以不进行防】。火保护
》
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由】于产:品或构造工艺、【原材料?的性能差别建—议设计时可参考上述!方式进行保护—层厚:度设计但《应有典型构件的耐火!试验结果为设—计、验收依》据以便?真实体现使用产品、!施工工艺或构造之间!的差异?当验证实《验报告所采》用的构?件截面或形式与实际!工,程不同时应选用适当!的方法对有关—防火保护构件的【耐火性能进行评估评!估结果?作为设计或验收【依据以保证防火保】护的:可靠性可参考—的标准有钢》结构防火涂料GB !149?0,7-2?00:2、建筑构》件用防?火保:护材料通用要求G】A/T 1》10-20》13
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