Ⅰ 承載力法

8.3.1 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁的承載力驗(yàn)算，兩端鉸接時(shí)，應(yīng)按式（8.3.1-1）進(jìn)行；兩端剛接時(shí)，應(yīng)按式（8.3.1-2）進(jìn)行。

式中：M一一火災(zāi)下組合梁的正彎矩設(shè)計(jì)值；
      ——火災(zāi)下組合梁的正彎矩承載力；
      ——火災(zāi)下組合梁的負(fù)彎矩承載力。
8.3.2 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁的正彎矩承載力應(yīng)按下列規(guī)定計(jì)算：
    1 當(dāng)塑性中和軸在混凝土翼板內(nèi)（圖8.3.2-1），即b_eh_cbf_cT≥F_bf＋F_w＋F_tf時(shí)，正彎矩承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：

式中：f_cT——高溫下混凝土的抗壓強(qiáng)度，應(yīng)按本規(guī)范第5.2節(jié)確定，混凝土板的溫度應(yīng)按本規(guī)范第8.3.4條確定；

      f_T——高溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，應(yīng)按鋼梁相應(yīng)部分的溫度根據(jù)本規(guī)范第5.1節(jié)規(guī)定確定，其中鋼梁各部分的溫度應(yīng)按本規(guī)范第8.3.4條確定；
      F_tf——高溫下鋼梁上翼緣的承載力；
      F_w——高溫下鋼梁腹板的承載力；
      F_bf——高溫下鋼梁下翼緣的承載力；
      b_e——混凝土翼板的有效寬度，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017的規(guī)定確定；
      b_tf——鋼梁上翼緣的寬度；
      b_bf——鋼梁下翼緣的寬度；
      h——組合梁的高度；
      h_c1——混凝土翼板的厚度；
      h_c2——壓型鋼板托板的高度；
      h_cb——混凝土翼板的等效厚度，按本規(guī)范第8.3.5條確定；
      h_s——鋼梁的高度；
      h_w——鋼梁腹板的高度；
      t_tf——鋼梁上翼緣的厚度；
      t_w——鋼梁腹板的厚度；
      t_bf——鋼梁下翼緣的厚度；
      x——混凝土翼板受壓區(qū)高度；
      y——混凝土翼板受壓區(qū)中心到鋼梁下翼緣中心的距離；
      y1——鋼梁上翼緣中心到下翼緣中心的距離；
      y2——鋼梁腹板中心到下翼緣中心的距離。
    2 當(dāng)塑性中和軸在鋼梁上翼緣內(nèi)（圖8.3.2-2），即F_bf＋F_w－F_tf＜b_eh_cbf_cT＜F_bf＋F_w+F_tf時(shí)，正彎矩承載力應(yīng)按下式計(jì)算：

式中：F_tf，c——鋼梁上翼緣受壓區(qū)的承載力；
      F_tf，t——鋼梁上翼緣受拉區(qū)的承載力；
      y——混凝土翼板受壓區(qū)中心到鋼梁下翼緣中心的距離；
      y₂——鋼梁腹板中心到下翼緣中心的距離；
      y₃——鋼梁上翼緣受壓區(qū)中心到下翼緣中心的距離；
      y₄——鋼梁上翼緣受拉區(qū)中心到下翼緣中心的距離。

    3 當(dāng)塑性中和軸在鋼梁腹板內(nèi)（圖8.3.2-3），即b_eh_cbf_cT≤F_bf＋F_w－F_tf時(shí)，正彎矩承載力應(yīng)按下列公式計(jì)算：

式中：F_w，c——鋼梁腹板受壓區(qū)的承載力；
      F_w，t——鋼梁腹板受拉區(qū)的承載力；
      y——混凝土翼板受壓區(qū)中心到鋼梁下翼緣中心的距離；
      y₁——鋼梁上翼緣中心到下翼緣中心的距離；
      y₅——鋼梁腹板受壓區(qū)中心到下翼緣中心的距離；
      y₆——鋼梁腹板受拉區(qū)中心到下翼緣中心的距離。
8.3.3 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁的負(fù)彎矩承載力應(yīng)按下式計(jì)算，計(jì)算時(shí)可不考慮樓板的作用（圖8.3.3）。

8.3.4 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁的溫度應(yīng)按下列規(guī)定確定：
    1 標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下混凝土翼板的平均溫升可按表8.3.4確定；對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)，受火時(shí)間應(yīng)采用等效曝火時(shí)間。
    2 H型鋼梁的溫度，對(duì)于下翼緣與腹板組成的倒T型構(gòu)件，應(yīng)按四面受火計(jì)算截面形狀系數(shù)；對(duì)于上翼緣，可按三面受火計(jì)算截面形狀系數(shù)。

注：1 表中板厚是指壓型鋼板肋高以上混凝土板厚度；
       2 當(dāng)混凝土板厚為50mm～100mm時(shí)，升溫可按表線性插值確定。
8.3.5 混凝土翼板的等效厚度h_cb，對(duì)于板肋垂直于鋼梁的鋼與混凝土組合梁，h_cb應(yīng)取肋以上的混凝土板厚；對(duì)于板肋平行于鋼梁的鋼與混凝土組合梁，h_cb應(yīng)取1/2肋高以上的混凝土板厚。

Ⅱ 臨界溫度法

8.3.6 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁中鋼梁腹板與下翼緣的臨界溫度T_d，應(yīng)根據(jù)其設(shè)計(jì)耐火極限t_m、荷載比R和混凝土翼板的等效厚度h_cb經(jīng)計(jì)算確定。其中，兩端鉸接組合梁的臨界溫度應(yīng)按表8.3.6-1確定，兩端剛接組合梁的臨界溫度應(yīng)按表8.3.6-2確定。

注：1 表中“一”表示在該條件下組合梁的耐火驗(yàn)算不適合采用臨界溫度法；
       2 對(duì)于其他設(shè)計(jì)耐火極限、荷載比和混凝土翼板等效厚度，組合梁的臨界溫度可線性插值確定。

注：1 表中“一”表示在該條件下組合梁的耐火驗(yàn)算不適合采用臨界溫度法。
       2 對(duì)于其他設(shè)計(jì)耐火極限、荷載比和混凝土翼板等效厚度，組合梁的臨界溫度可線性插值確定。
8.3.7 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁的荷載比R，兩端鉸接時(shí)，應(yīng)按式（8.3.7-1）計(jì)算；兩端剛接時(shí)，應(yīng)按式（8.3.7-2）計(jì)算：

式中：M——火災(zāi)下組合梁的正彎矩設(shè)計(jì)值；
      M^＋——常溫下組合梁的正彎矩承載力，應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50017的規(guī)定計(jì)算；
      M^-——常溫下組合梁的負(fù)彎矩承載力，可按鋼梁的負(fù)彎矩承載力確定，不考慮混凝土樓板的作用。
8.3.8 鋼與混凝土組合梁的防火保護(hù)設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)組合梁的臨界溫度T_d、無(wú)防火保護(hù)的鋼梁腹板與下翼緣組成的倒T型構(gòu)件在設(shè)計(jì)耐火極限t_m內(nèi)的最高溫度T_m經(jīng)計(jì)算確定。其中，最高溫度T_m應(yīng)按本規(guī)范第6.2.1條計(jì)算確定。
    當(dāng)臨界溫度T_d小于或等于最高溫度T_m時(shí)，組合梁應(yīng)采取防火保護(hù)措施。防火保護(hù)層的設(shè)計(jì)厚度應(yīng)按本規(guī)范第7.2.8條、第7.2.9條的規(guī)定計(jì)算確定；其中，截面形狀系數(shù)F_i/V應(yīng)取腹板、下翼緣組成的倒T型構(gòu)件作為驗(yàn)算截面計(jì)算。鋼梁上翼緣的防火保護(hù)層厚度可與腹板及下翼緣的防火保護(hù)層厚度相同。當(dāng)臨界溫度T_d大于最高溫度T_m時(shí)，組合梁可不采取防火保護(hù)措施。
 

條文說(shuō)明

8.3 鋼與混凝土組合梁
    采用承載力法進(jìn)行組合梁耐火驗(yàn)算與防火保護(hù)設(shè)計(jì)的計(jì)算步驟可參照第7.1節(jié)條文說(shuō)明。
8.3.1～8.3.3 火災(zāi)下鋼與混凝土組合梁的承載力，與常溫下一樣可按塑性計(jì)算，但應(yīng)考慮溫度對(duì)混凝土強(qiáng)度、鋼材強(qiáng)度的影響。在少數(shù)情況下，組合梁在負(fù)彎矩作用下，塑性中和軸可能在鋼梁上翼緣內(nèi)，對(duì)此可基于受力平衡原理計(jì)算火災(zāi)下組合梁的負(fù)彎矩承載力。
8.3.4 火災(zāi)下混凝土板的溫度沿厚度方向分布不均勻。研究表明，假設(shè)板內(nèi)溫度均勻，并取樓板的平均溫度為樓板的代表溫度，組合梁承載力計(jì)算結(jié)果的誤差較小，可滿足工程設(shè)計(jì)要求。組合梁中鋼梁上翼緣的溫度接近混凝土頂板的溫度，明顯低于腹板、下翼緣的溫度，因此火災(zāi)下組合梁可以分為兩部分分別計(jì)算溫升：下翼緣與腹板組成的倒T型構(gòu)件，按四面受火計(jì)算；上翼緣，按三面受火計(jì)算。上翼緣按三面受火計(jì)算的溫度偏高，承載力驗(yàn)算結(jié)果是偏安全的。
8.3.5 混凝土翼板的等效厚度h_cb的取值可參見(jiàn)圖19。

    采用臨界溫度法進(jìn)行組合梁耐火驗(yàn)算與防火保護(hù)設(shè)計(jì)較為簡(jiǎn)單，因?yàn)槌叵陆M合梁設(shè)計(jì)就需要確定其正、負(fù)彎矩承載力，故荷載比容易確定。臨界溫度法的計(jì)算步驟可參照第7.2節(jié)條文說(shuō)明。
8.3.6 條文中鋼與混凝土組合梁的臨界溫度表8.3.6-1和表8.3.6-2，是根據(jù)本規(guī)范第8.3.1條～第8.3.3條鋼與混凝土組合梁的耐火承載力計(jì)算公式通過(guò)數(shù)值計(jì)算得到的?；炷烈戆宓牡刃Ш穸萮_cb應(yīng)按本規(guī)范第8.3.5條的規(guī)定確定。