钢结构抗火研究现状与发展趋势
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和 比热 等热 工参 数． 在 高温 下钢 材 的力学性 能 方面 ， 国内外进 行 了较 多 的试 验研 究 ， 到了常 用 的结 构钢 的屈 服强 度和 得
极 限强 度与 温度 的关 系 ， 如何 确定 高温 下结 构钢 的屈服 强 度 没有 统 一 的标 准 ， 试 验结 果相 差 较 大 ， 但 各
系数 进行 过测 试 ， 果表 明温 度越 高热 膨胀 系数 越 大． 于 高温下结 构 钢 的蠕 变性 能 ， 结 关 欧洲 、 日本 等 曾进 行 相应 的试验研 究 ， 日本 学者 给 出蠕变 的计 算方 法 ］但是 总 的来说 ， 高 温钢 结 构材 料 的蠕 变性 能 的 ． 对
研 究 不是很 充 分． 目前进 行钢 结构 材料 高温 特性 试验 都是 在按 恒温 加 载或 恒 载 升温 两 种 温度 荷 载路 径 进 行 ， 试验 结
点． 对高 温下钢 梁 、 柱分 析主要基 于 常温下 的受力 、 钢 变形 性能 分析方 法 ， 用高 温下 的结构材 料特性 进 采 行． 目前 国 内外研 究者 基本 都采用 数值方 法分 析钢构 件 在火 灾 中 的反应 ． 究 表 明 ， 膨胀 是 影 响钢 构 研 热 件抗火性 能 的一 个重要 因 素 ， 其影 响 的大 小 与 构件 两 端 的 约束 条 件有 关 系 ， 端 铰 接 的梁 耐 火 时 间最 梁
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第２ ６卷 第 １ 期
２０ ０ ８年 ３月
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报
Ｖ０ ＿ ． ｌ２６ Ｎｏ １
ＪＵ Ｎ ＬＯ Ｅ Ｅ ＳＩＵ ＥＯ Ｒ ＨＴ Ｃ Ｕ ＥＡ ＤＣＶＬＥ ＧＮ Ｅ ＩＧ Ｏ Ｒ Ａ ＦＨ Ｂ ＩＮ ＴＴ Ｔ ＦＡ Ｃ ＩＥ Ｔ Ｒ Ｎ ＩＩ Ｎ ＩＥ ＲＮ Ｉ
而 极 限抗 拉 强度 的结 果都较 相 近． 关结 构钢在 高温下 完整 的应 力 一应变 关系 的试 验数 据报 道不 多 ， 有 关
于 弹性模 量 的试验 报道 也不 多 ， 普遍 应用 的是 Ｅ Ｃ Ｃ Ｓ建议 中 的结果 ． 国 同济 大学 、 我 清华 大学 等分 别 对
常用 的 Ｑ ３ 、 ３ ５钢 及 ＩＩ ２５ Ｑ ４ 、 Ｉ级钢筋 的高温性 能 进行 了试 验研 究 … ．
国内外 还对 目前新 推 出的 耐火钢 的高温材 料 特性 和钢 结 构连 接 材 料 的高 温 性 能进 行 了试 验 研 究． 英国、 日本 等 曾对 ８ ．８级高 强螺 栓材 料 的高温 性能 进行 了试 验研 究 ， 内同济大 学 曾对 １． 国 ０９级 高强 螺
栓材 料 的高温性 能进 行 了研究 ， 验表 明 高强螺 栓材 料 的高 温材料 特性 与普 通结 构钢 类似 ． 试 热膨 胀 系数是结 构抗 火 Ｉ 中一个 很 重要 的参 数 ， 生能 目前 国 内外对 结 构钢 和 高 强 螺栓 材 料 的热 膨 胀
Ｍａ ｃ ２ ０ ｒｈ ０ ８
钢 结 构 抗 火 研 究 现 状 与 发 展 趋 势
赵 欣 莉 薛素 铎 赵 磊
１北 京 工 业 大 学 ； 北 省 建 筑 科 学 研 究 院 ２河
摘 要 分 析 了钢结 构抗 火研 究 的现状 ， 出了钢 结 构抗 火研 究 尚存 在 的 问题 ， 指 对钢 结 构抗 火研 究趋 势进 行 了展 望．
收 稿 日期 ：０ ７—１ ０ ２０ ２— ８
作者简介 ： ，９ ８年生 ， 女 １７ 在读研究生 ， 北京市 ，０ ０ ２ １０ ２
基金项 目： 京 自然科学基金资助项 目，０ ２０ 北 ８ ８０ ４
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７ ６
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报
结构 在火 灾 中极 易受 到 损 害． 倒 塌 的 事 故达 数 十例 ． 灾 除造 火
成人 员伤亡 以及直接 经 济损失 外 ， 还可 能造 成 因结 构功 能失 效 的间接 经 济 损失 ． 见 ， 行 钢结 构 抗火 可 进
理论研 究有 重要 意义 ．
第２ ６卷
应 力 一 变 一温度 函数非 常 困难 ， 应 为便 于应用 ， 从塑 性力 学 的原 理 ， 根据 材 料是 处 于加 载或 卸 载状 态 给 出应 力 一应变 的增量关 系 应该更便 于结 构 分析应 用 ． （ ） 构件 的抗火 性能研 究． ２钢 最早 是 以单 个构 件为对 象对钢 结构抗 火性 能进 行理 论 和试 验研 究 的 ． 研究 对 象包 括 钢 梁 、 柱 、 钢 节
果 的表达也 是 主要 给 出单 一温 度下 的材 料 特性参 数 和应 力一 应 变 关 系 ， 内赵 金 城等 对 高 温 下结 构钢 国 的应力 一应变 关 系进 行 了研究 ， 试给 出结 构钢 的应 力 一应变 一 度关 系 函数 ， 因高温 下结构 钢呈 现 尝 温 但 很强 的塑性 ， 力 一应变关 系 本来 就与 荷载路 径 有关 ， 应 同时 还要 考 虑热 膨 胀 的影 响 ， 给 出 一个 统 一 的 要
关键 词 火灾 ；钢 结构抗 火 ；发展 趋 势 中图号 Ｔ ３ Ｕ
Ｏ 引 言
火灾 的高 温对 钢材 的性 能特 别是力 学性 能具 有 显著 的影 响 ． 当温 度超过 ５ ０℃ 时 ， ５ 普通 结构 钢将 丧
失大 部分 强度 和刚度 ． 灾时 ， 筑室 内 的空气 温度 半小 时 内可达 到 ８０℃ ～１０ 火 建 ０ ２０℃ ， 因此 无保 护 的钢
１ 钢 结 构 抗 火 研 究 现 状
１ １ 钢 结构 抗 火研 究 内容 ．
（ ） 温下 结构钢 材 料特性 的研 究 ． １高
掌 握高 温条 件下 结构 钢 的性能是 确 定火灾 下 钢结 构 的结 构 性 能 的必 要条 件 ． 钢 结构 抗 火 有关 的 与 材 料特性 主 要包 括强 度 （ 服强 度 、 限强度 ） 、 屈 极 弹性 模 量 、 热膨 胀 系数 、 力 一应 变 关 系及 热 传 导 系数 应
极 限强 度与 温度 的关 系 ， 如何 确定 高温 下结 构钢 的屈服 强 度 没有 统 一 的标 准 ， 试 验结 果相 差 较 大 ， 但 各
系数 进行 过测 试 ， 果表 明温 度越 高热 膨胀 系数 越 大． 于 高温下结 构 钢 的蠕 变性 能 ， 结 关 欧洲 、 日本 等 曾进 行 相应 的试验研 究 ， 日本 学者 给 出蠕变 的计 算方 法 ］但是 总 的来说 ， 高 温钢 结 构材 料 的蠕 变性 能 的 ． 对
研 究 不是很 充 分． 目前进 行钢 结构 材料 高温 特性 试验 都是 在按 恒温 加 载或 恒 载 升温 两 种 温度 荷 载路 径 进 行 ， 试验 结
点． 对高 温下钢 梁 、 柱分 析主要基 于 常温下 的受力 、 钢 变形 性能 分析方 法 ， 用高 温下 的结构材 料特性 进 采 行． 目前 国 内外研 究者 基本 都采用 数值方 法分 析钢构 件 在火 灾 中 的反应 ． 究 表 明 ， 膨胀 是 影 响钢 构 研 热 件抗火性 能 的一 个重要 因 素 ， 其影 响 的大 小 与 构件 两 端 的 约束 条 件有 关 系 ， 端 铰 接 的梁 耐 火 时 间最 梁
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第２ ６卷 第 １ 期
２０ ０ ８年 ３月
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报
Ｖ０ ＿ ． ｌ２６ Ｎｏ １
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而 极 限抗 拉 强度 的结 果都较 相 近． 关结 构钢在 高温下 完整 的应 力 一应变 关系 的试 验数 据报 道不 多 ， 有 关
于 弹性模 量 的试验 报道 也不 多 ， 普遍 应用 的是 Ｅ Ｃ Ｃ Ｓ建议 中 的结果 ． 国 同济 大学 、 我 清华 大学 等分 别 对
常用 的 Ｑ ３ 、 ３ ５钢 及 ＩＩ ２５ Ｑ ４ 、 Ｉ级钢筋 的高温性 能 进行 了试 验研 究 … ．
国内外 还对 目前新 推 出的 耐火钢 的高温材 料 特性 和钢 结 构连 接 材 料 的高 温 性 能进 行 了试 验 研 究． 英国、 日本 等 曾对 ８ ．８级高 强螺 栓材 料 的高温 性能 进行 了试 验研 究 ， 内同济大 学 曾对 １． 国 ０９级 高强 螺
栓材 料 的高温性 能进 行 了研究 ， 验表 明 高强螺 栓材 料 的高 温材料 特性 与普 通结 构钢 类似 ． 试 热膨 胀 系数是结 构抗 火 Ｉ 中一个 很 重要 的参 数 ， 生能 目前 国 内外对 结 构钢 和 高 强 螺栓 材 料 的热 膨 胀
Ｍａ ｃ ２ ０ ｒｈ ０ ８
钢 结 构 抗 火 研 究 现 状 与 发 展 趋 势
赵 欣 莉 薛素 铎 赵 磊
１北 京 工 业 大 学 ； 北 省 建 筑 科 学 研 究 院 ２河
摘 要 分 析 了钢结 构抗 火研 究 的现状 ， 出了钢 结 构抗 火研 究 尚存 在 的 问题 ， 指 对钢 结 构抗 火研 究趋 势进 行 了展 望．
收 稿 日期 ：０ ７—１ ０ ２０ ２— ８
作者简介 ： ，９ ８年生 ， 女 １７ 在读研究生 ， 北京市 ，０ ０ ２ １０ ２
基金项 目： 京 自然科学基金资助项 目，０ ２０ 北 ８ ８０ ４
维普资讯
７ ６
河 北 建 筑 工 程 学 院 学 报
结构 在火 灾 中极 易受 到 损 害． 倒 塌 的 事 故达 数 十例 ． 灾 除造 火
成人 员伤亡 以及直接 经 济损失 外 ， 还可 能造 成 因结 构功 能失 效 的间接 经 济 损失 ． 见 ， 行 钢结 构 抗火 可 进
理论研 究有 重要 意义 ．
第２ ６卷
应 力 一 变 一温度 函数非 常 困难 ， 应 为便 于应用 ， 从塑 性力 学 的原 理 ， 根据 材 料是 处 于加 载或 卸 载状 态 给 出应 力 一应变 的增量关 系 应该更便 于结 构 分析应 用 ． （ ） 构件 的抗火 性能研 究． ２钢 最早 是 以单 个构 件为对 象对钢 结构抗 火性 能进 行理 论 和试 验研 究 的 ． 研究 对 象包 括 钢 梁 、 柱 、 钢 节
果 的表达也 是 主要 给 出单 一温 度下 的材 料 特性参 数 和应 力一 应 变 关 系 ， 内赵 金 城等 对 高 温 下结 构钢 国 的应力 一应变 关 系进 行 了研究 ， 试给 出结 构钢 的应 力 一应变 一 度关 系 函数 ， 因高温 下结构 钢呈 现 尝 温 但 很强 的塑性 ， 力 一应变关 系 本来 就与 荷载路 径 有关 ， 应 同时 还要 考 虑热 膨 胀 的影 响 ， 给 出 一个 统 一 的 要
关键 词 火灾 ；钢 结构抗 火 ；发展 趋 势 中图号 Ｔ ３ Ｕ
Ｏ 引 言
火灾 的高 温对 钢材 的性 能特 别是力 学性 能具 有 显著 的影 响 ． 当温 度超过 ５ ０℃ 时 ， ５ 普通 结构 钢将 丧
失大 部分 强度 和刚度 ． 灾时 ， 筑室 内 的空气 温度 半小 时 内可达 到 ８０℃ ～１０ 火 建 ０ ２０℃ ， 因此 无保 护 的钢
１ 钢 结 构 抗 火 研 究 现 状
１ １ 钢 结构 抗 火研 究 内容 ．
（ ） 温下 结构钢 材 料特性 的研 究 ． １高
掌 握高 温条 件下 结构 钢 的性能是 确 定火灾 下 钢结 构 的结 构 性 能 的必 要条 件 ． 钢 结构 抗 火 有关 的 与 材 料特性 主 要包 括强 度 （ 服强 度 、 限强度 ） 、 屈 极 弹性 模 量 、 热膨 胀 系数 、 力 一应 变 关 系及 热 传 导 系数 应