关于高温下钢材的性能参数汇总

一、钢材的物理特性

热传导系数

s λ是指在单位温度梯度条件下，单位面积上在单位时间内所传递的 热量，其单位为 W/(mK), W/(m ℃)。钢材的热传导系数很大，是导热性能非常好的材料，因此当钢板的厚度不是很大时，该方向上的温度梯度接近于零，可按截面温度均匀分布考虑。钢材的热传导系数随温度的升高而递减，但当温度达到一定程度时(通常为 750℃左右)，钢材热传导系数基本保持不变。

欧洲EU3推荐

45s λ=

欧洲EU3精确

254 3.3310,20800s s s T T C λ-=-⨯≤≤︒

27.3,8001200s s T C λ=≤≤︒

英国 BS5950Part8 推荐

37.5s λ=

英国 BS5950Part8 精确

25252.57 1.54110 2.15510s s s T T λ--=-⨯-⨯

《建筑钢结构防火技术规范》(CECS200：2006)

45s λ=

钢材的比热s C

比热s C 是指单位质量的物质温度升高或降低 1℃时所吸收或释放的热量，其单位为 J/(kg ℃)或 J/(kgK)。钢材的比热较小，并且随温

度而变化。在温度 725℃左右时，钢材的内部颗粒成分与结构发生变化，比热迅速增大，随后当内部颗粒成分与结构稳定后，又迅速回落。 ECCS 和英国 BS5950Part8 推荐

520s C =

ECCS 和英国 BS5950Part8 精确

25247020103810s s s C T T --=+⨯+⨯

欧洲 EU3 推荐

600s C =

欧洲 EU3 精确

152634257.7310 1.6910 2.2210,20600s s s s s C T T T T C

---=+⨯-⨯+⨯≤≤︒

13002666,600735738

s s s C T C T =-≤≤︒- 17820545,735900731

s s s C T C T =+≤<︒- 650,9001200s s C T C =≤<︒

《建筑钢结构防火技术规范》

600s C =

热膨胀系数

当温度变化时，结构钢要产生温度变形。对于静定结构而言，若不考虑温度梯度的影响，钢构件温度变形不会产生附加内力;对于超静定结构而言，由于温度变形受到抑制，就会产生附加内力，在进行结构

分析时，必须考虑这种影响。

ECCS 和英国 BS5950Part8 推荐

51.410s α-=⨯

欧洲 EU3 推荐

51.410s α-=⨯

欧洲 EU3 精确

850.810(20) 1.210,20750s s s T T C α--=⨯-+⨯≤≤︒

0,750860s s T C α=≤≤︒

52.010,8601200s s T C α-=⨯≤≤︒

澳大利亚 AS4100

6(11.40.01)10,20600s s s T T C α-=+⨯≤≤︒

《建筑钢结构防火技术规范》(CECS200：2006)

51.410s α-=⨯

二、钢材的力学性能

国外学者在曾对结构钢材高温下的力学性能进行了较为系统的试验研究。B.R.Kirby 曾对在一定加温速率下承受不同荷载的试件进行高温试验并得到一系列试件应变随温度的变化曲线，基于这些试验结果，就可以得到高温下钢材的应力-应变曲线。同一时期，在德国曾对 17 根简支梁进行了温度-变形试验，由此可推断出材料的屈服点变化，试验同样采用恒温加载或恒载加温两种模式进行。

以试验结果为依据，许多国家和地区的试验抗火设计规范（或规定）中都规定了自己的高温材性模型，如 ECCS 模型,英国规范 BSI 模型,

欧洲标准委员会 CEN 模型,澳大利亚 AS4100 模型等。由于材性试验过程中考虑的因素及控制参数不尽相同，表现为不同的材性模型其高温屈服应力及高温弹性模量都不一样，有的甚至差别很大。采用不同的材性模型进行结构抗火分析，分析结果也有很大差异。 屈服强度

由于高温下钢的应力－应变关系曲线没有明显的屈服极限和屈服平台，高温下钢的屈服强度如何确定，现在国际上也无一致的认识。ECCS 采用应变为 0.5%时的应力为屈服应力，而英国规范则分别给出了应变为 0.5%、1.5%、2.0%时的应力，根据保护层对结构变形的要求分别采用。EUROCODE 3 是以应变为 2.0%时的应力作为屈服应力。 ECCS 给出的高温下结构钢的屈服强度公式为：

201,0600767ln(/1750)y y s T f f T C T ⎡⎤=+⨯≤≤︒⎢⎥⎣⎦ 20108(1)1000,6001000440

s y y s s T f f T C T -=⨯≤≤︒- 澳大利亚规范 AS4100 采用如下分段公式：

20

1.0,0215y

s y f T C f =≤≤︒ 20905,215905690

y

s s y f T T C f -=≤≤︒ 陆洲导在试验基础上得到的高温下钢筋的强度拟合公式为：

20 1.0,0200y

s y f T C f =≤≤︒

320 1.33 1.6410,200700y

s s y f T T C f -=-⨯≤≤︒

清华大学的吕彤光在试验的基础上得到恒温加载路径下Ⅰ～Ⅴ级钢屈服强度的拟和公式为：

617200.91,208001 1.36(20)10

y

s y s f T C f T -=≤≤︒+⨯-⨯ 同济大学的唐巍在试验的基础上得到的高温下 Q235 钢屈服强度的拟和公式为：

36220931140.639 1.67810(308.57) 2.36310(308.57)2.80910(308.57) 3.310(308.57),600y

y f T T f T T T C

----=-⨯-+⨯-+⨯--⨯-≤︒

建筑钢结构防火技术规范(CECS200：2006)中，高温下普通钢材的屈服强度可按下式计算:

yT T y f f η=

其中

835231.0203001.2410 2.096109.228100.21683008000.5/20008001000s T s s s s s s T C T T T T C

T T C η---≤≤︒⎧⎪=⨯-⨯+⨯-≤≤︒⎨⎪-≤≤︒⎩

yT f —温度为 Ts 时钢材的屈服强度（Mpa ）

； y f —常温下钢材的屈服强度（Mpa ）

，可按下式确定 y R f f γ=

f —常温下钢材的强度设计值（Mpa ）；

R γ—钢材抗力分项系数，近似取 1.1R γ=