2.鋼材

在高溫下，普通鋼材的彈性模量應(yīng)按下式計算：

(式5-4-54)

(式5-4-55)

式中， —溫度（℃）；

—溫度為 時鋼材的初始彈性模量（N/m㎡）；

E—常溫下鋼材的彈性模量（N/m㎡），按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB 50017）確定；

—高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)。

高溫下鋼材的熱膨脹系數(shù)可取1.4×10-5m/℃。

在高溫下，普通鋼材的屈服強度應(yīng)按下式計算：

(式5-4-56)

(式5-4-57)

(式5-4-58)

式中： ——鋼材的溫度（℃）；

——高溫下鋼材的屈服強度（N/m㎡）；

——常溫下鋼材的屈服強度（N/m㎡）；

——常溫下鋼材的強度設(shè)計值（N/m㎡），應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017取值；

——鋼材的分項系數(shù)，取 ；

——高溫下鋼材的屈服強度折減系數(shù)。

（三）火災(zāi)極限狀態(tài)下荷載效應(yīng)組合

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(國標報批稿)規(guī)定，火災(zāi)作用工況是一種偶然荷載工況，可按偶然設(shè)計狀況的作用效應(yīng)組合，采用下列較不利的設(shè)計表達式：

(式5-4-59)

(式5-4-60)

式中： ——荷載（作用）效應(yīng)組合的設(shè)計值；

——按永久荷載標準值計算的荷載效應(yīng)值；

——按火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的溫度標準值計算的作用效應(yīng)值；

——按樓面或屋面活荷載標準值計算的荷載效應(yīng)值；

——按風(fēng)荷載標準值計算的荷載效應(yīng)值；

——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；對于耐火等級為一級的建筑， ；對于其他建筑， ；

——永久荷載的分項系數(shù)，一般可取 =1.0；當永久荷載有利時，取 =0.9；

——溫度作用的分項系數(shù)，取 =1.0；

——樓面或屋面活荷載的分項系數(shù)，取 =1.0；

——風(fēng)荷載的分項系數(shù)，取 =0.4；

——樓面或屋面活荷載的頻遇值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009的規(guī)定取值；

——樓面或屋面活荷載的準永久值系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB 50009的規(guī)定取值。

（四）結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗算基本規(guī)定

1.耐火極限要求

構(gòu)件的耐火極限要求與《建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50016、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》GB50045及其他國家標準的要求一致。

2.構(gòu)件抗火極限狀態(tài)設(shè)計要求

《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(國標報批稿)提出了基于計算的構(gòu)件抗火計算方法?；馂?zāi)發(fā)生的概率很小，是一種耦合荷載工況。因此，火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的驗算標準可放寬。根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(國標報批稿)，火災(zāi)下只進行整體結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)的驗算，不需要正常使用極限狀態(tài)的驗算。構(gòu)件的承載能力極限狀態(tài)包括以下幾種情況：

①軸心受力構(gòu)件截面屈服；

②受彎構(gòu)件產(chǎn)生足夠的塑性鉸而成為可變機構(gòu)；

③構(gòu)件整體喪失穩(wěn)定；

④構(gòu)件達到不適于繼續(xù)承載的變形。對于一般的建筑結(jié)構(gòu)，可只驗算構(gòu)件的承載能力，對于重要的建筑結(jié)構(gòu)還要進行整體結(jié)構(gòu)的承載能力驗算。

基于承載能力極限狀態(tài)的要求，鋼構(gòu)件抗火設(shè)計應(yīng)滿足下列要求之一：

①在規(guī)定的結(jié)構(gòu)耐火極限時間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力Rd不應(yīng)小于各種作用所產(chǎn)生的組合效應(yīng)Sm，即：

（式5-4-61）

②在各種荷載效應(yīng)組合下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火時間td不應(yīng)小于規(guī)定的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火極限tm，即：

（式5-4-62）

③結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的臨界溫度Td不應(yīng)低于在耐火極限時間內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的最高溫度Tm，即：

（式5-4-63）

對鋼結(jié)構(gòu)來說，上述三條標準是等效的。由于鋼構(gòu)件溫度分布較為均勻，因此，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件驗算時采用上述第③條的最高溫度標準，混凝土構(gòu)件可采用前面兩條標準。

3.構(gòu)件抗火驗算步驟

采用承載力法進行單層和多高層建筑鋼結(jié)構(gòu)各構(gòu)件抗火驗算時，其驗算步驟為：

①設(shè)定防火被覆厚度。

②計算構(gòu)件在要求的耐火極限下的內(nèi)部溫度。

③計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力。

④進行荷載效應(yīng)組合。

⑤根據(jù)構(gòu)件和受載的類型，進行構(gòu)件抗火承載力極限狀態(tài)驗算。

⑥當設(shè)定的防火被覆厚度不合適時(過小或過大)，可調(diào)整防火被覆厚度，重復(fù)上述①～⑤步驟。

采用承載力法進行單層和多高層混凝土結(jié)構(gòu)各構(gòu)件抗火驗算時，其驗算步驟為：

①計算構(gòu)件在要求的耐火極限下的內(nèi)部溫度。

②計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力。

③進行荷載效應(yīng)組合。

④根據(jù)構(gòu)件和受載的類型，進行構(gòu)件抗火承載力極限狀態(tài)驗算。

⑤當設(shè)定的截面大小及保護層厚度不合適時(過小或過大)，可調(diào)整截面大小及保護層厚度，重復(fù)上述①～④步驟。

4.鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗算

這里只介紹基于高溫下承載能力驗算的方法，火災(zāi)下鋼構(gòu)件的驗算還有極限溫度計算方法，讀者可參考其他資料。

高溫下，軸心受拉鋼構(gòu)件或軸心受壓鋼構(gòu)件的強度應(yīng)按下式驗算：

（式5-4-64）

式中： —火災(zāi)下構(gòu)件的軸向拉力或軸向壓力設(shè)計值；

—構(gòu)件的凈截面面積；

—高溫下鋼材的強度折減系數(shù)；