建筑钢结构防火技术规范

1建筑钢结构防火技术规范CodeforFiresafetyofSteelBuildingStructures21总则1.0.1为防止和减小建筑钢结构的火灾危害，保护人身和财产安全，经济、合理地进行钢结构抗火设计和采取防火保护措施，制定本规范。1.0.2本规范适用于新建、扩建和改建的建筑钢结构和组合结构的抗火设计和防火保护。1.0.3本规范是以火灾高温下钢结构的承载力极限状态为基础，根据概率极限状态设计法的原则制定的。1.0.4建筑钢结构的抗火设计与防火保护，除应符合本规范的规定外，尚应符合我国现行有关标准的规定。32术语和符号2.1术语2.1.1火灾荷载密度fireloaddensity单位楼面面积上可燃物的燃烧热值，单位为MJ/m2。2.1.2标准火灾升温standardfiretemperature-timecurve国际标准ISO834给出的用于进行建筑构件耐火试验的炉内平均温度与时间的关系曲线。2.1.3等效曝火时间equivalenttimeoffireexposure在非标准火灾升温条件下，火灾在时间t内对构件或结构的作用效应与标准火灾在时间et内对同一构件或结构（外荷载相同）的作用效应相同，则时间et称为前者的等效曝火时间。2.1.4抗火承载力极限状态limitstateforfireresistance在火灾条件下，构件或结构的承载力与外加作用（包括荷载和温度作用）产生的组合效应相等时的状态。2.1.5临界温度criticaltemperature假设火灾效应沿构件的长度和截面均匀分布，当构件达到抗火承载力极限状态时构件截面上的温度。2.1.6荷载比loadlevel,loadratio火灾下构件的承载力与常温下相应的承载力的比值。2.1.7钢管混凝土构件concrete-filledsteeltube在圆形或矩形钢管内填灌混凝土而形成，且钢管和混凝土在受荷全工程中共同受力的构件。2.1.8组合构件compositecomponent截面上由型钢与混凝土两种材料组合而成的构件。例如，钢管混凝土柱、钢－混凝土组合板和钢－混凝土组合梁等。2.1.9屋顶承重构件loadbearingroofcomponent用于承受屋面荷载的主要结构构件。例如，组成屋顶网架、网壳、桁架的构件和屋面梁、支撑等。屋面檩条一般不当作屋盖承重构件，但当檩条同时起屋盖结构系统的支撑作用时，则应当作屋盖承重构件。2.1.10自动喷水灭火系统全保护totalsprinklersystem建筑物内除面积小于5m2的卫生间外，均设有自动喷水灭火系统的保护。42.2符号A——构件的毛截面面积；fA——一个翼缘的截面面积；wA——梁腹板的截面面积；B——构件单位长度综合传热系数；nB——与梁端部约束情况有关的常数；sc——钢材的比热容；ic——防火保护层的比热容；id——保护层的厚度；E——常温下钢材的弹性模量；TE——高温下钢材的弹性模量；f——常温下钢材的设计强度；yf——常温下钢材的屈服强度；yTf——高温下钢材的屈服强度；cf——常温下混凝土的抗压强度；cTf——高温下混凝土的抗压强度；F——单位长度构件的受火表面积；iF——单位长度构件保护层的内表面积；h——构件的截面高度或楼板厚度；wh——梁腹板的高度；dh——压型钢板截面高度；I——构件截面惯性矩；rk——火灾下钢管混凝土柱承载力影响系数；l——构件的长度、跨度；0l——构件的计算长度；fiM——受火构件按等效作用力分析得到的杆端弯矩；pM——塑性弯矩；TM——受火构件的杆端温度弯矩；xM、yM——构件的最大弯矩设计值；N——构件的轴力设计值；'EXTN、'EXTN——高温下构件的承载力参数；fN——受火构件按等效作用力分析得到的轴力；TN——受火构件的轴向温度内力；P——保护层中的含水率（质量百分比）；q——梁（板）所受的均布荷载或等效均布荷载；5rq——考虑薄膜效应后楼板的极限承载力；kiQ——楼面或屋面活荷载的标准值；R、R、xR、yR——荷载比；dR——高温下结构或构件的设计承载力；S——结构或构件的荷载效应组合；mS——高温下结构或构件内的作用效应组合；t——受火时间或耐火时间；'t——构件温度达到100℃所需的时间；dt——结构或构件的耐火时间；et——等效曝火时间；mt——结构或构件的耐火极限；vt——延迟时间；wt——梁腹板的厚度；0T——受火前钢构件的内部温度；1T、2T——受火构件两侧或上、下翼缘的温度；dT——结构或构件的临界温度；gT——实际的室内火灾升温；)0(gT——火灾发生前的室内平均空气温度；gT——对应t时刻的室内平均空气温度；sT——钢构件温度；mT——在耐火极限时间内结构或构件的最高温度；V——单位长度构件的体积；pW——构件的截面塑性模量；xW、yW——构件绕x轴和绕y轴的毛截面模量；s——钢材的热膨胀系数；m、t——等效弯矩系数；0——结构抗火重要性系数；R——钢构件的抗力分项系数，抗火设计中钢材强度调整系数；x、y——截面塑性发展系数；T——高温下钢材弹性模量折减系数；T——高温下钢材强度折减系数；s——钢材的泊松比；——构件的长细比；i——保护材料的热传导系数；s——钢材的热传导系数；i——保护层的密度；6s——钢材的密度；c——对流传热系数；r——辐射传热系数；——常温下轴心受压构件的稳定系数；b——常温下钢梁的整体稳定系数；'bT——高温下钢梁的整体稳定系数；t——时间增量；T——构件或结构的温度变化；73钢结构防火要求3.0.1单、多层建筑和高层建筑中的各类钢构件、组合构件等的耐火极限不应低于表3.0.1和本章的相关规定。当低于规定的要求时，应采取外包覆不燃烧体或其他防火隔热的措施。表3.0.1单、多层和高层建筑构件的耐火极限耐火等级耐火极限(h)构件名称单、多层建筑高层建筑一级二级三级四级一级二级承重墙3.002.502.000.502.002.00柱、柱间支撑3.002.502.000.503.002.50梁、桁架2.001.501.000.502.001.50楼板、楼面支撑1.501.00厂、库房民用厂、库房民用1.501.000.750.500.50不要求屋顶承重构件、屋面支撑、系杆1.500.50厂、库房民用不要求0.50不要求疏散楼梯1.501.00厂、库房民用不要求0.750.50注：对造纸车间，变压器装配车间、大型机械装配车间、卷烟生产车间、印刷车间等及类似的车间，当建筑耐火等级较高时，吊车梁体系的耐火极限不应低于表中梁的耐火极限要求。3.0.2钢结构公共建筑和用于丙类和丙类以上生产、仓储的钢结构建筑中，宜设置自动喷水灭火系统全保护。3.0.3当单层丙类厂房中设有自动喷水灭火系统全保护时，各类构件可不再采取防火保护措施。3.0.4丁、戊类厂、库房（使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位除外）中的构件，可不采取防火保护措施。3.0.5当单、多层一般公共建筑和居住建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时，各类构件的耐火极限可按表3.0.1中相应的规定降低0.5h。3.0.6单、多层一般公共建筑和甲、乙、丙类厂、库房的屋盖承重构件，当设有自动喷水灭火系统全保护，且屋盖承重构件离地（楼）面的高度不小于6m时，该屋盖承重构件可不采取其他防火保护措施。3.0.7除甲、乙、丙类库房外的厂、库房，建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时，其柱、梁的耐火极限可按表3.0.1的相应的规定降低0.5h。3.0.8当空心承重钢构件中灌注防冻、防腐并能循环的溶液，且建筑中设有自动喷水灭火8系统全保护时，其承重结构可不再采取其它防火保护措施。3.0.9当多、高层建筑中设有自动喷水灭火系统全保护（包括封闭楼梯间、防烟楼梯间），且高层建筑的防烟楼梯间及其前室设有正压送风系统时，楼梯间中的钢结构可不采取其它防火保护措施；当多层建筑中的敞开楼梯、敞开楼梯间采用钢结构时，应采取有效的防火保护措施。3.0.10对于多功能、大跨度、大空间的建筑，可采用有科学依据的性能化设计方法，模拟实际火灾升温，分析结构的抗火性能，采取合理、有效的防火保护措施，保证结构的抗火安全。94材料特性4.1钢材4.1.1在高温下，钢材的有关物理参数应按表4.1.1采用。表4.1.1高温下钢材的物理参数参数名称符号数值单位热膨胀系数s1.4×10-5m/(m·℃)热传导系数s45W/(m·℃)比热容sc600J/(kg·℃)密度s7850kg/m3泊桑比s0.3－4.1.2在高温下，普通钢材的弹性模量应按下式计算：EETT(4.1.2-1)C1000C600280061000C600C204760647807ssssssTTTTTTT(4.1.2-2)式中sT——温度（℃）；TE——温度为sT时钢材的初始弹性模量（N/mm2）；E——常温下钢材的弹性模量（N/mm2），按现行《钢结构设计规范》（GB50017）确定；T——高温下钢材的弹性模量折减系数。4.1.3在高温下，普通钢材的屈服强度应按下式计算：yTyTff(4.1.3-1)ffRy(4.1.3-2)10C1000C8002000/5.0C800C3002168.010228.910096.21024.1C300C200.1ssss32s53s8sTTTTTTTT(4.1.3-3)式中yTf——温度为sT时钢材的屈服强度（N/mm2）；yf——常温下钢材的屈服强度（N/mm2）；f——常温下钢材的强度设计值（N/mm2），按现行《钢结构设计规范》（GB50017）确定；R——钢构件抗力分项系数，近似取1.1R；T——高温下钢材强度折减系数。4.1.4在高温下，耐火钢的弹性模量和屈服强度可分别按式(4.1.2-1)和式(4.1.3-1)确定。其中，弹性模量折减系数T和屈服强度折减系数T应分别按式（4.1.5-1）和（4.1.5-2）确定。C1000C9000.0005-0.5C900C6502500)650(775.0C650C202520201ssssssTTTTTTT(4.1.5-1)C1000C700)600(81000C700C20)918(5)768(6ssssssTTTTTTT(4.1.5-2)4.2混凝土4.2.1在高温下，普通混凝土的有关物理参数按下列规定采用：1热传导系数1)硅质骨料混凝土：2c120012.012024.02TT℃℃120020T(4.2.1-1)式中c——温度为T时混凝土的热传导系数[W/(m·℃)]；T——混凝土的温度（℃）。2)钙质骨料混凝土：112c120008.012016.06.1TT℃℃120020T(4.2.1-2)2比热容：2c120412080900TTc℃℃120020T(4.2.1-3)式中cc——温度为T时混凝土的比热容[J/(kg·℃)]。4.2.2在高温下，普通混凝土的初始弹性模量应按下式计算：ccT)0011.083.0(ETEeneryg℃℃70060T(4.2.2)式中cTE——温度为T时混凝土的初始弹性模量（N/mm2）；cE——常温下混凝土的初始弹性模量（N/mm2），按现行《混凝土结构设计规范》（GB50010）确定。4.2.3在高温下，混凝土的抗压强度应按下式计算：ccTcTff(4.2.3)式中fcT——高温下混凝土的抗压强度；fc——常温下混凝土的抗压强度，按现行《混凝土结构设计规范》（GB50010）确定；cT——普通混凝土的抗压强度折减系数，按表4.2.3确定。表4.2.3高温下混凝土强度折减系数cTT（℃）普通混凝土轻骨料混凝土201.001.001000.951.002