Ⅰ 基本鋼構(gòu)件

7.1.1 火災(zāi)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：

式中：N——火災(zāi)下鋼構(gòu)件的軸拉（壓）力設(shè)計值；
      A_n——凈截面面積；
      f_T——高溫下鋼材的強度設(shè)計值，按本規(guī)范第5.1節(jié)規(guī)定確定。
7.1.2 火災(zāi)下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下列公式驗算：

式中：N——火災(zāi)下鋼構(gòu)件的軸向壓力設(shè)計值；
      A——毛截面面積；
      φ_T——高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；
      φ——常溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017的規(guī)定確定；
      α_c——高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗算參數(shù)，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件長細(xì)比和構(gòu)件溫度按表7.1.2確定。

注：1 表中λ為構(gòu)件的長細(xì)比，fy為常溫下鋼材強度標(biāo)準(zhǔn)值；
       2 溫度小于或等于50℃時，α_c可取1.0；溫度大于50℃時，表中未規(guī)定溫度時的α_c應(yīng)按線性插值方法確定。
7.1.3 火災(zāi)下單軸受彎鋼構(gòu)件的強度應(yīng)按下式驗算：

式中：M——火災(zāi)下構(gòu)件的最不利截面處的彎矩設(shè)計值；
      W_n——鋼構(gòu)件最不利截面的凈截面模量；
      γ——截面塑性發(fā)展系數(shù)。
7.1.4 火災(zāi)下單軸受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性應(yīng)按下列公式驗算：

式中：M——火災(zāi)下構(gòu)件的最大彎矩設(shè)計值；
      W——按受壓最大纖維確定的構(gòu)件毛截面模量；
      φ_bT——高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；
      φ_b——常溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017的規(guī)定確定；當(dāng)φb＞0.6時，φb不作修正；
      α_b——高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗算參數(shù)，應(yīng)按表7.1.4確定。

7.1.5 火災(zāi)下拉彎或壓彎鋼構(gòu)件的強度應(yīng)按下式驗算：

式中：M_x、M_y——火災(zāi)下最不利截面處對應(yīng)于強軸x軸和弱軸y軸的彎矩設(shè)計值；
      W_nx、W_ny——繞x軸和y軸的凈截面模量；
      γ_x、γ_y——繞強軸和弱軸彎曲的截面塑性發(fā)展系數(shù)。
7.1.6 火災(zāi)下壓彎鋼構(gòu)件繞強軸x軸彎曲和繞弱軸y軸彎曲時的穩(wěn)定性應(yīng)分別按下列公式驗算：

式中：N——火災(zāi)下鋼構(gòu)件的軸向壓力設(shè)計值；
      M_x、M_y——火災(zāi)下所計算鋼構(gòu)件段范圍內(nèi)對強軸和弱軸的最大彎矩設(shè)計值；
      A——毛截面面積；
      W_x、W_y——對強軸和弱軸按其最大受壓纖維確定的毛截面模量；
      N'_ExT、N'_EyT——高溫下繞強軸和弱軸彎曲的參數(shù)；
      λ_x、λ_y——對強軸和弱軸的長細(xì)比；
      φ_xT、φ_yT——高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件對應(yīng)于強軸和弱軸失穩(wěn)的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按本規(guī)范第7.1.2條式（7.1.2-2）計算；
      φ_bxT、φ_byT——高溫下均勻彎曲受彎鋼構(gòu)件對應(yīng)于強軸和弱軸失穩(wěn)的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按本規(guī)范第7.1.4條式（7.1.4-2）計算；
      η——截面影響系數(shù)，對于閉口截面，取0.7；對于其他截面，取1.0；
      β_mx、β_my——彎矩作用平面內(nèi)的等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用（β_m表示β_mx、β_my）：
    1）框架柱和兩端支承的構(gòu)件：
        ①無橫向荷載作用時：取β_m＝0.65＋0.35M₂/M₁，M₁和M₂為端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率（無反彎點）時取同號；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點）時取異號，|M₁|≥|M₂|；
        ②有端彎矩和橫向荷載同時作用時：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時，β_m＝1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時，β_m＝0.85；
        ③無端彎矩但有橫向荷載作用時：β_m＝1.0。
    2）懸臂構(gòu)件和分析內(nèi)力未考慮二階效應(yīng)的無支撐純框架和弱支撐框架柱，β_m＝1.0；
    β_tx、β_ty——彎矩作用平面外的等效彎矩系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用（β_t表示β_tx、β_ty）：
        1）在彎矩作用平面外有支承的構(gòu)件，應(yīng)根據(jù)兩相鄰支承點間構(gòu)件段內(nèi)的荷載和能力情況確定：
        ①所考慮構(gòu)件段無橫向荷載作用時：β_t＝0.65＋0.35M₂/M₁，M₁和M₂為在彎矩作用平面內(nèi)的端彎矩，使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率（無反彎點）時取同號；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率（有反彎點）時取異號，|M₁|≥|M₂|；
        ②所考慮構(gòu)件段有端彎矩和橫向荷載同時作用時：使構(gòu)件產(chǎn)生同向曲率時，β_t＝1.0；使構(gòu)件產(chǎn)生反向曲率時，β_t＝1.0；
        ③所考慮構(gòu)件段無端彎矩但有橫向荷載作用時：β_t＝1.0。
        2）彎矩作用平面外為懸臂的構(gòu)件，β_t＝1.0。

Ⅱ 鋼框架梁、柱

7.1.7 火災(zāi)下受樓板側(cè)向約束的鋼框架梁的承載力可按下式驗算：

式中：M——火災(zāi)下鋼框架梁上荷載產(chǎn)生的最大彎矩設(shè)計值，不考慮溫度內(nèi)力；
      W_p——鋼框架梁截面的塑性截面模量。
7.1.8 火災(zāi)下鋼框架柱的承載力可按下式驗算：

式中：N——火災(zāi)下鋼框架柱所受的軸壓力設(shè)計值；
      A——鋼框架柱的毛截面面積；
      φ_T——高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)，應(yīng)按式（7.1.2-2）計算，其中鋼框架柱計算長度應(yīng)按柱子長度確定。
 

條文說明

7.1 承載力法
    采用承載力法進行鋼結(jié)構(gòu)耐火驗算與防火保護設(shè)計時，可按下列步驟進行：
    （1） 確定防火保護方法，設(shè)定鋼構(gòu)件的防火保護層厚度（可設(shè)定為無防火保護）；
    （2） 按本規(guī)范第6章的規(guī)定計算構(gòu)件在設(shè)計耐火極限t_m時間內(nèi)的最高溫度T_m；
    （3） 按本規(guī)范第5.1節(jié)的規(guī)定確定高溫下鋼材的力學(xué)參數(shù)；
    （4） 按本規(guī)范第3.2.2條的規(guī)定計算構(gòu)件的最不利荷載（作用）效應(yīng)組合設(shè)計值；
    （5） 按本規(guī)范第7.1節(jié)的規(guī)定驗算構(gòu)件的耐火承載力；
    （6） 當(dāng)設(shè)定的防火保護層厚度過小或過大時，調(diào)整防火保護層厚度，重復(fù)上述（1）～（5）步驟。
7.1.1～7.1.6 本規(guī)范第7.1.1條～第7.1.6條規(guī)定了軸心受拉鋼構(gòu)件、軸心受壓鋼構(gòu)件、單軸受彎鋼構(gòu)件、拉彎鋼構(gòu)件、壓彎鋼構(gòu)件等基本鋼構(gòu)件的耐火承載力驗算公式，這些公式與其常溫下驗算公式的形式一致，以便于設(shè)計人員掌握與應(yīng)用。這些公式的推導(dǎo)原理與常溫下鋼構(gòu)件的相同，不同之處在于考慮了溫度對強度、彈性模量和穩(wěn)定系數(shù)等的影響。
    現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB 50017規(guī)定，當(dāng)受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)φ_b>0.6時，φb應(yīng)取式（9）計算的φ′b。第7.1.4條的符號說明中，“當(dāng)所計算的φ_b>0.6時，φ_b不作修正”是指在此情況下，不采用φ′_b代替φ_b 。

7.1.7 框架梁上一般有樓板或其他支撐，起到側(cè)向約束作用，可防止框架梁發(fā)生整體失穩(wěn)，因此鋼框架梁的耐火承載力取決于其截面強度。試驗和理論研究發(fā)現(xiàn)，對于兩端有一定軸向約束的框架梁，火災(zāi)下梁的軸力首先為壓力，但隨著梁撓曲變形的增大，由于懸鏈線效應(yīng)，梁中軸壓力將逐漸減小，直至為零，再變?yōu)槔?。隨著軸向拉力的發(fā)展，梁仍能再承受較高些的溫度才會發(fā)生強度破壞（圖11）。因此，框架梁的耐火設(shè)計，可偏于安全地取梁中溫度軸力為零時的狀態(tài)，進行耐火承載力驗算。

7.1.8 通常，框架柱受火時，相鄰框架梁也會受影響而升溫膨脹使框架柱受彎。分析表明，框架柱很可能因框架梁的受火溫度效應(yīng)而受彎形成塑性鉸。為簡化框架柱耐火設(shè)計，可偏于保守地假設(shè)柱兩端屈服（圖12），同時忽略框架柱另一方向彎矩的影響，則本規(guī)范第7.1.6條有關(guān)框架柱平面內(nèi)、外穩(wěn)定驗算公式（7.1.6-1）、（7.1.6-3）可分別近似為：

    由于框架柱的長細(xì)比一般較小，而兩端反方向彎矩條件下β_m和β_t的平均值約為0.23，加上考慮所忽略的框架柱另一方向彎矩的影響，則本規(guī)范第7.1.6條式（7.1.6-1）、式（7.1.6-3）左端的第二項可近似取為0.3f_T，框架柱的耐火驗算可僅按式（7.1.8）進行。需注意，應(yīng)分別針對框架柱的兩個主軸方向，按式（7.1.8）進行驗算。