7.3.1 火災時,按圖7.3.1所以鋼框架柱的承載能力極限狀態(tài),
應按下式驗算其高溫承載力:
式中 N——火災時框架柱所受的軸力設計值,應考慮溫度內力的影響;
A——框架柱的毛截面面積;
rr——高溫下軸心受壓鋼構件的穩(wěn)定系數(shù),按式(7.2.2-2)計算,其中框架柱計算長度取構件高度。
圖7.3.1 梁升溫使柱端屈服
7.3.2 火災時,按圖7.3.2所示鋼框架承載力極限狀態(tài),應按下式驗算高溫承載力:
式中 Mq——梁上荷載產(chǎn)生的最大彎矩設計值,不考慮溫度內力;當梁承受的荷載為非均布荷載時,可按簡支梁跨間最大彎矩等效的原則,將其等效為均部荷載;
q——火災時梁承受的均布荷載設計值;
l——梁的跨度;
Bn——與梁端部連接有關的參數(shù),當梁兩端鉸接時,Bn=1,當梁兩端剛接時Bn=0.5;
MpT——高溫下梁截面的塑性彎曲;
Wp——梁截面的蘇醒截面模量。
圖7.3.2 框架梁的極限狀態(tài)
條文說明
7.3 鋼框架梁、柱的抗火承載力驗算
7.3.1 一般框架柱受火時,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而受彎屈服。為便于框架柱抗火設計,可偏于保守地假設柱端屈服(參見圖7.3.1) ,而驗算火災下框架柱平面內和平面外整體穩(wěn)定。注意到柱兩端屈服,且彎曲曲率相反,同時忽略框架柱另一方向彎矩的影響,驗算式(7.2.6 -1)、( 7.2.6-2)分別近似為: 平面內穩(wěn)定
平面外穩(wěn)定
由于框架柱的長細比一般較小,而兩端反方向彎矩條件下βm和βt。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,則式(2 )、(3 ) 左端的第二項可近似取為0.3γRȠTf,框架柱的抗火驗算可僅按式(7.3.1)進行。需注意,應分別針對框架柱的兩個主軸方向,按式(7.3.1)進行驗算。
7.3.2 框架梁上一般有樓板或其他支撐,可防止梁的整體失穩(wěn)。而且試驗和理論研究均發(fā)現(xiàn),對于兩端有一定軸向約束的框架梁,在火災高溫下,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,梁中軸壓力將逐漸減少,直至為零,再變?yōu)槔ΑkS著軸向拉力的發(fā)展,梁仍然能再承受較高些的溫度才會發(fā)生強度破壞(見圖4 )。因此,框架梁抗火設計時,可偏于安全地取梁中溫度軸力為零時的狀態(tài)進行抗火承載力驗算。
圖4 兩端約束鋼梁軸力隨溫度的變化
關于約束鋼梁懸鏈線效應的研究,可參見論文:① T . C . H . Liu 等,“Experimental investigation ofbehabiour of axially restrained steel bearns in fire ”. Journal of constructional steel research.2002 . 58 ; pl211-1230 .② Yin Y . Z ,Wang . Y . C , “ Analysis of catenary action In steel beams using a simplified hand calcul-tion method , Partl : theory and valida - tion for uniform temperature distrbution " Journal of constructional steel resarch , 2005 . 61 : pl88-211 . ③ 郭士雄、李國強“火災下約束鋼梁的受力性能及抗火設計方法”建筑結構,35 ( 12 ) , 2005 : p59-61 。
應按下式驗算其高溫承載力:
式中 N——火災時框架柱所受的軸力設計值,應考慮溫度內力的影響;A——框架柱的毛截面面積;
rr——高溫下軸心受壓鋼構件的穩(wěn)定系數(shù),按式(7.2.2-2)計算,其中框架柱計算長度取構件高度。
圖7.3.1 梁升溫使柱端屈服
7.3.2 火災時,按圖7.3.2所示鋼框架承載力極限狀態(tài),應按下式驗算高溫承載力:
式中 Mq——梁上荷載產(chǎn)生的最大彎矩設計值,不考慮溫度內力;當梁承受的荷載為非均布荷載時,可按簡支梁跨間最大彎矩等效的原則,將其等效為均部荷載;q——火災時梁承受的均布荷載設計值;
l——梁的跨度;
Bn——與梁端部連接有關的參數(shù),當梁兩端鉸接時,Bn=1,當梁兩端剛接時Bn=0.5;
MpT——高溫下梁截面的塑性彎曲;
Wp——梁截面的蘇醒截面模量。

條文說明
7.3 鋼框架梁、柱的抗火承載力驗算
7.3.1 一般框架柱受火時,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而受彎屈服。為便于框架柱抗火設計,可偏于保守地假設柱端屈服(參見圖7.3.1) ,而驗算火災下框架柱平面內和平面外整體穩(wěn)定。注意到柱兩端屈服,且彎曲曲率相反,同時忽略框架柱另一方向彎矩的影響,驗算式(7.2.6 -1)、( 7.2.6-2)分別近似為: 平面內穩(wěn)定
平面外穩(wěn)定
由于框架柱的長細比一般較小,而兩端反方向彎矩條件下βm和βt。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,則式(2 )、(3 ) 左端的第二項可近似取為0.3γRȠTf,框架柱的抗火驗算可僅按式(7.3.1)進行。需注意,應分別針對框架柱的兩個主軸方向,按式(7.3.1)進行驗算。7.3.2 框架梁上一般有樓板或其他支撐,可防止梁的整體失穩(wěn)。而且試驗和理論研究均發(fā)現(xiàn),對于兩端有一定軸向約束的框架梁,在火災高溫下,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,梁中軸壓力將逐漸減少,直至為零,再變?yōu)槔ΑkS著軸向拉力的發(fā)展,梁仍然能再承受較高些的溫度才會發(fā)生強度破壞(見圖4 )。因此,框架梁抗火設計時,可偏于安全地取梁中溫度軸力為零時的狀態(tài)進行抗火承載力驗算。
圖4 兩端約束鋼梁軸力隨溫度的變化
關于約束鋼梁懸鏈線效應的研究,可參見論文:① T . C . H . Liu 等,“Experimental investigation ofbehabiour of axially restrained steel bearns in fire ”. Journal of constructional steel research.2002 . 58 ; pl211-1230 .② Yin Y . Z ,Wang . Y . C , “ Analysis of catenary action In steel beams using a simplified hand calcul-tion method , Partl : theory and valida - tion for uniform temperature distrbution " Journal of constructional steel resarch , 2005 . 61 : pl88-211 . ③ 郭士雄、李國強“火災下約束鋼梁的受力性能及抗火設計方法”建筑結構,35 ( 12 ) , 2005 : p59-61 。

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