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G?B/T 9》978?.1-2008中】第6:.6.1条》规定的升温曲—线也是国际》标准ISO 8【3,4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.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》.Li?e的成果
】
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【
】
《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 ksc》T 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17 钢管混凝!土强度?折减系数(稳定【系数)
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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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,。
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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φ】T 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;
《
! λs【c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;
—
》 【EscT 》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-CFST!-1(火荷载—比,大于0.3》。。)H-?CF:S,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3【h(180min】)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3?h(180》min)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
】
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
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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
》
【。
: ? 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
【
》
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! 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);
》
】 》 λ保护层的【导热系数《[W/(m》·℃)?如 :λ=0.1》。W/(m·℃)【;
《
,
《。 , 《 ts》c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,。(min)
—。
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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!
— 《。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l99》。4761-》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
【。
》
】 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);—
?
? ? 》。 t?sc没?有保:护层:时构件耐火时间【(min);
【
— ,。 — te《涂,保护层后希望达到的!耐火时间(m—in:)
! 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G》B 1?4907-20【02、建筑构件【用防火保护材料通】用要:求G:A/T 11—0-2013—
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