附》录E: 钢?管混凝土《构件防火计算方法
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E.?0.:1 火灾》标,准升温曲线
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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 9978.【1-200》8中:第,6.6.1条规定】的升温曲线也是国际!标,准,IS:O, 8:34推荐的升温【曲线
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E.0.2【 高温下材料的特!性
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》 , , 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.L—ie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
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— 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
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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
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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17中的小值计】算即
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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
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】 火灾下构件的强】度承载力设计值按下!式计算
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】 , 火灾下—构件的稳定承载【力设计值按下式计】算
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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《
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《 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
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》 式中 λ!scT高温下的正】则长细比;
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《 》 ? ,λsc构件的长细】比;
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— 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】cT 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
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— , 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-CFST-1(!火荷载比大于0.3!)H-CFS—T-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(!180min)以上!如火荷载《比,为0:.1时注《水构件的《耐火时间超过4h】按3h(180mi!n)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(min【)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《
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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
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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
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!。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】
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》 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
】
《
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》 式中d保》护层厚度(》mm);
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! 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!;
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: ! te加保护层后】希望达到的耐火时间!(mi?。n)
! 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l994!76:1-762)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
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! 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
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: 《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
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》 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)
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: 式中【d保护层厚度—(mm);》
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— t【sc没有保护—层时构件耐火—。时间(mi》。n);?
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! te》。涂保护层《后希望达到的耐【火,时间(min—)
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】 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! 14907—-2002、—建筑构件用防火保】护材料通用要—。求GA/T 1【10-2013
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