简支组合梁抗火设计简化方法

第40卷第6期建 筑 结 构2010年6月

简支组合梁抗火设计简化方法

李国强1

, 王卫永2

, 周宏宇

3

(1同济大学土木工程防灾国家实验室,上海200092;2重庆大学土木工程学院,重庆400045;

3上海江欢成建筑设计有限公司,上海200002)

[摘要] 根据现行 建筑钢结构防火技术规范 (CECS200:2006)中简支组合梁抗火承载力验算方法,提出了简支组合梁抗火设计的临界温度法,给出了临界温度的计算方法。对影响简支组合梁临界温度的参数分析研究发现:在确定的荷载比下简支组合梁的钢梁截面、材料强度、有效宽度等对简支组合梁的临界温度的影响较小,而耐火极限和楼板厚度对简支组合梁临界温度影响较大。给出了一般简支组合梁在不同楼板厚度、不同耐火极限下,不同荷载比对应的临界温度,可供工程设计使用。

[关键词] 简支组合梁;荷载比;临界温度;耐火极限

Simplified approach for fire resistance design of simple supported composite beams

Li Guoqiang 1

,Wang Weiyong 2

,Zhou Hongyu

3

(1School of Civil Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;2School of Civil Engineering,Chongqing University,Chongqing 400045,China;3JIANG S Architects &Engineers,Shanghai 200041,China)Abstract :Based on the fire resistance validation method in current Technical Code on Fire sa fety o f Steel Structure ,critical temperature method for fire resistance design of composite beams is proposed.The calculation method of critical temperature is presented.Parameters affecti ng the critical temperature are analysed.The results show that at a defini te load level,section shape of s teel beams,material properties and effective width have little influence on the critical temperature of simple supported composite beams .However,the fi re duration and depth of slabs have si gni ficant influence on the critical temperature.The critical temperature of normal simple supported composite beams,at various slab dep th and fire duration,is given to provide a reference for engineering.

Keywords :simple supported composite beams;load level;critical temperature;fire duration

作者简介:李国强(1963 ),教授,博导,Email:gqli@ 。

0 前言

组合梁与钢梁相比,可大大改善梁的抗火性能。

1995年之后,位于英国Cardington 的BRE 火灾研究实验室进行了举世瞩目的六个足尺组合结构的火灾试验,重点研究了组合钢框架在实际结构中的耐火性能,其中包括火灾下组合梁的性能研究。Cardington 试验中有关组合梁的研究首先是由Wang [2]

二维平面模型开

始的,此后Wang [3]通过进一步的理论分析阐述了薄膜拉应力在维持组合楼板刚度和稳定性中的重要作用。之后,Rose 等[4,5]采用三维梁柱有限元法对Cardington 试验中平面框架[6]中的组合梁进行了数值模拟。采用有限元法对组合梁抗火性能分析研究的结果[7 10]有:

(1)不同类型压型钢板对组合梁抗火承载力影响不大,四种典型边界条件的组合梁可简化为简支和固支两种边界条件组合梁进行抗火计算。

(2)在荷载比一定的情况下,混凝土楼板的厚度、栓钉数量、钢梁截面尺寸等因素对组合梁的抗火承载力影响较大。在荷载比一定以及工程常用范围内,混

凝土强度、混凝土翼板的宽度、型钢的强度、楼板中钢筋的直径和强度等因素对组合梁抗火性能的影响并不明显。荷载比和钢梁防火保护层阻热系数(或厚度)是影响组合梁抗火性能的两个重要参数。

(3)由于混凝土的吸热作用,钢梁的温度明显低于无混凝土时的裸钢构件;影响全过程曲线和抗力折减系数的主要参数是梁高和钢梁厚度,而其他参数影响较小。

现行的 建筑钢结构防火技术规范 [11](以下简称 规范 )结合相关的研究成果给出了简支组合梁的抗火验算方法,该方法是基于火灾下简支梁的极限承载力要求,概念明晰、技术先进,可考虑荷载大小、梁的截面形式与尺寸及防火保护层对简支组合梁抗火性能的

影响,且应用较为简便。然而,在火灾下承载力验算时,需要重新计算火灾下简支组合梁的极限承载力,不能参照已知的常温下极限承载力数值。基于此缺点,提出了次梁型简支组合梁(即压型钢板的肋垂直于钢