中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)

建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范

（征求意見稿）

Technicalcodeforfire

safetyofsteelstructureinbuildings

CECSxxx:xxxx

主編單位：同濟(jì)大學(xué)

南京工業(yè)大學(xué)

批準(zhǔn)單位：中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會

施行日期：XXXX年X月X日

目錄

1總則.......................................................................I

2術(shù)語和符號...................................................................2

2.1術(shù)語.......................................................................2

2.2符號......................................................................2

3基本規(guī)定........................................................................9

4材料特性........................................................................11

4」高強(qiáng)鋼.....................................................................11

4.2不銹鋼....................................................................13

4.3冷成型鋼..................................................................17

4.4高強(qiáng)鋼索..................................................................18

4.5錨具填料..................................................................27

4.6混凝土....................................................................28

4.7高強(qiáng)度螺栓................................................................30

4.8防火涂料..................................................................31

5鋼結(jié)構(gòu)的溫度計(jì)算...............................................................32

5.1火災(zāi)升溫曲線...............................................................32

5.2鋼構(gòu)件升溫計(jì)算............................................................34

6鋼結(jié)構(gòu)耐火驗(yàn)算.................................................................39

6.1承載力法..................................................................39

6.2臨界溫度法................................................................42

7防火保護(hù)措施及施工與驗(yàn)收.......................................................48

7.1防火保護(hù)措施及構(gòu)造......................................................48

7.2防火保護(hù)工程施工與驗(yàn)收.................................................49

本規(guī)范用詞說明....................................................................51

引用標(biāo)準(zhǔn)名錄......................................................................52

附錄A鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)材料等效熱傳導(dǎo)系數(shù)試驗(yàn)方法.................................53

附錄B大空間火災(zāi)考慮火焰輻射的升溫計(jì)算方法.....................................55

附錄C大空間火災(zāi)下不需要進(jìn)行防火保護(hù)的鋼構(gòu)件...................................58

附錄D鋼索截面升溫計(jì)算...........................................................60

附錄E高溫下鋼管混凝土構(gòu)件核心混凝土的應(yīng)力?應(yīng)變關(guān)系............................62

Ill

2術(shù)語和符號

2.1術(shù)語

【條文說明】本規(guī)范有關(guān)銅結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方面的專用術(shù)語，與現(xiàn)行國家規(guī)范《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)

規(guī)范》GB51249-2017的定義一致。本規(guī)范新增的專用術(shù)語，從防火設(shè)計(jì)的角度賦予其特定的涵義，

但不一定是普適性的定義。同時(shí)，本規(guī)范還給出了相應(yīng)的推薦性英文術(shù)語，該英文術(shù)語不一定是國

際上通用的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)語，僅供參考。

2.1.1高強(qiáng)鋼high-strengthsteel

牌號為550MPa、690MPa及890MPa的鋼材。

2.1.2不銹鋼stainlesssteel

以不銹、耐腐蝕為主要特征，且銘含量至少為10.5%,碳含量不超過1.2%的鋼材。

2.1.3冷成型鋼cold-formedsteel

以熱軋或冷軋卷材和帶材為原料，在常溫下用連續(xù)轉(zhuǎn)彎成型、拉拔彎曲成型、沖壓折彎成型等方

法冷加工成型的鋼材。

2.1.4高強(qiáng)鋼索high-strengthsteelstrand

僅承受拉力的鋼絞線拉索、鋼絲束拉索、密封索和鋅-5%鋁-混合稀土合金鍍層拉索。

2.1.5高強(qiáng)混凝十.high-strengthconcrete

混凝土強(qiáng)度等級不小于C60且不超過C90的混凝土。

2.1.6錨具anchor

預(yù)應(yīng)力鋼構(gòu)件或鋼結(jié)構(gòu)中為保持預(yù)應(yīng)力鋼索張拉力并將其傳遞到構(gòu)件上所用的鎖止裝置。

2.1.7大空間火災(zāi)largespacefire

頂棚高度不小于6m,地面面積不小于500m2的建筑空間內(nèi)，難以產(chǎn)生轟燃的燃料控制型火災(zāi)。

2.2符號

【條文說明】本規(guī)范符號主要參照《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通用符號標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50132和《工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基

本術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50083、《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50068-20I8、《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)

范》GB5(X)09-2012、《消防詞匯第一部分：通用術(shù)語》GB/T5907.1等規(guī)定編寫，并根據(jù)需要增加

了一些內(nèi)容。這些符號都是本規(guī)范各章節(jié)中所引用的。

2.2.1材料性能

J—混凝土的比熱容；

G——防火保護(hù)層的比熱容：

q——鋼材的比熱容；

Q——不銹鋼的比熱容；

cf—錨具填料的比熱容：

曝一鋼絲的比熱容；

J——中心鋼絲外部的鋼絲與空腔組成的復(fù)合層的混合比熱容；

2

Cm—熱鑄錨具混合比熱容；

Ca——鋼索空腔中氣體的定容比熱容；

%——熱鑄錨具金屬錨壁的比熱；

q—熱鑄錨具填料的比熱；

Ec——常溫下混凝土的彈性模量：

紇T高溫下混凝土的彈性模量；

Es——常溫下鋼材的彈性模量；

Ej——高溫下鋼材的彈性模量；

f——常溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

4——常溫下鋼材的屈服強(qiáng)度；

k——常溫下鋼材的抗拉強(qiáng)度；

/yT——高溫下鋼材的屈服強(qiáng)度:

Ao.T——高溫下殘余應(yīng)變2.0%水平對應(yīng)的不銹鋼的屈服強(qiáng)度;

4.2.T——高溫下殘余應(yīng)變。.2%水平對應(yīng)的不銹鋼屈服強(qiáng)度；

啟——高溫下鋼材的抗拉強(qiáng)度：

fc——常溫下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

幾一一常溫下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

啟——高溫下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

/；—常溫下混凝土的抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；

R、——保護(hù)層的等效熱阻；

4——混凝土的熱膨脹系數(shù)；

4——不銹鋼的熱膨脹系數(shù)；

4——高強(qiáng)鋼索的熱膨脹系數(shù)；

4——混凝土的熱傳導(dǎo)系數(shù)：

4——防火保護(hù)材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)；

兒——鋼材的熱傳導(dǎo)系數(shù)；

—錨具填料的熱傳導(dǎo)系數(shù)；

化——防火保護(hù)層的密度；

P,——混凝土的密度；

Pi—錨具填料的密度；

3

p,?——鋼索中心鋼絲的外部鋼絲與空腔組成的復(fù)合層的混合密度；

psw---鋼絲的密度；

Pa——標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的密度；

2--------熱鑄錨具混合密度：

P、——熱鑄錨具金屬錨壁的密度；

——熱鑄儺具填料的密度；

小——單位長度鋼索的質(zhì)量；

ma——單位長度鋼索空腔中氣體的質(zhì)量；

，人—熱鑄錨具金屬錨壁的質(zhì)量；

，〃’——熱鑄錨具填料的質(zhì)量；

2.2.2作用、效應(yīng)、抗力

M——構(gòu)件的最大彎矩設(shè)計(jì)值或最不利截面處的彎矩設(shè)計(jì)值；

Mx、My——分別為構(gòu)件同一截面處繞x軸和y軸的彎矩設(shè)計(jì)值；

Mp——塑性彎矩：

AC——常溫下鋼與混凝土組合梁的正彎矩承載力；

——常溫下鋼與混凝土組合梁的負(fù)彎矩承載力；

——高溫下鋼與混凝土組合梁的正彎矩承載力；

Mi——高溫下鋼與混凝.1.組合梁的負(fù)彎矩承載力；

——常溫下鋼管混凝土受純彎時(shí)的抗彎承載力設(shè)計(jì)值；

N——火災(zāi)下構(gòu)件的軸拉（壓）力設(shè)計(jì)值；

M——常溫下軸心受壓鋼管混凝土短柱的抗壓承載力設(shè)計(jì)值；

N——常溫下鋼管混凝土柱的抗壓承載力設(shè)計(jì)值；

個(gè)一高強(qiáng)鋼索的應(yīng)力；

￡——常溫下高強(qiáng)鋼索的應(yīng)變；

%）——高溫蠕變應(yīng)變：

%—高溫鋼索的應(yīng)變；

Jp.T、￡pi,T、Ju.T——高溫下高強(qiáng)鋼索的比例極限應(yīng)變、極限應(yīng)變、斷裂應(yīng)變;

4T——高溫下鋼材的極限應(yīng)變；

品—結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值；

4

SGK—按永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值；

S,n——荷載（作用）效應(yīng)組合的設(shè)計(jì)值；

SQk——按樓面或屋面活荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值;

SR—按火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的溫度標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的作用效應(yīng)值;

Swk—按風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算的荷載效應(yīng)值：

2.2.3幾何參數(shù)

A-------毛截面面積；

4——鋼管混凝土柱中混凝土的截面面積；

4-------凈截面面積；

人一鋼管混凝土柱中鋼管的截面面積；

c——截面周長；

D——鋼管混凝土柱的截面高度；

4——防火保護(hù)層的厚度；

F——單位長度構(gòu)件的受火表面枳；

巴——有防火保護(hù)鋼構(gòu)件單位長度的受火表面積：

%—單位長度鋼索外表面積；

凡、、—單位長度鋼索的中心鋼絲的外表面積；

h——構(gòu)件的截面高度或樓板的厚度：

%——混凝土翼板的厚度；

42——壓型鋼板托板的高度；

心——混凝土翼板的等效厚度；

%——鋼梁的高度；

兒.——鋼梁腹板的高度：

/——長度或跨度；

/。一計(jì)算長度；

V一—鋼梁.上翼緣的厚度；

九一一鋼梁腹板的厚度：

1——鋼梁下翼緣的厚度；

V——單位長度鋼構(gòu)件的體積；

么——單位長度鋼索的斜絲總體積；

匕一單位長度鋼索內(nèi)的空腔總體枳；

5

-單位長度鋼索的口心鋼絲總體枳;

w毛截面模量；

W,、Wy——分別為繞x軸和y軸的毛截面模量；

Wn——凈截面模量；

叱9、1%------分別為繞x軸和y軸的凈截面模量；

%——截面塑性模量；

R—熱鑄錨具金屬錨壁的體積；

匕—熱鑄錨具填料的體積；

Vs——單位長度鋼索的鋼絲總體積；

Va—單位長度鋼索中空腔總體積；

鋼索截面面積；

匕S單位長度中心鋼絲的體枳；

4、左、小一分別為鋼索中心鋼絲以外鋼絲總面積、空腔總面積、中心鋼絲面積;

〃、「2、/3——鋼索截面等效半徑；

2.2.4時(shí)間、溫度

/---火災(zāi)作用時(shí)間；

。一構(gòu)件的耐火極限；

tm——構(gòu)件的設(shè)計(jì)耐火極限：

/c——等效曝火時(shí)間；

Tc——混凝土的溫度；

Tm一一錨具填料的溫度；

北s——熱鑄錨具升溫；

JT；——構(gòu)件的臨界溫度；

T?——火災(zāi)發(fā)展到/時(shí)刻的熱煙氣溫度；

"?！馂?zāi)前室內(nèi)環(huán)境的溫度；

心——在設(shè)計(jì)耐火極限時(shí)間內(nèi)構(gòu)件的最高溫度；

7；——鋼材或鋼構(gòu)件的溫度；

，o——鋼材或鋼構(gòu)件的初始溫度：

T｛一鋼索表面環(huán)境溫度；

7k——鋼索中心鋼絲的溫度；

Tb——鋼索表面溫度；

6

式、7j——壁面溫度：

A/——時(shí)間步長；

——鋼構(gòu)件在&內(nèi)的溫升。

2.2.5其他耐火計(jì)算相關(guān)參數(shù)

F/V——無防火保護(hù)構(gòu)件的截面形狀系數(shù)；

F./V—有防火保護(hù)構(gòu)件的截面形狀系數(shù)；

和——火災(zāi)下鋼管混凝土柱的承載力系數(shù)：

4——高溫下不銹鋼導(dǎo)熱系數(shù)；

R、R；、R；——荷載比；

a—綜合熱傳遞系數(shù)；

%——高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗(yàn)算參數(shù)：

g——熱對流傳熱系數(shù)或高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗(yàn)算參數(shù);

%——熱輻射傳熱系數(shù)；

h,——鋼索表面與環(huán)境之間的輻射傳熱系數(shù)；

//cavily—空腔壁間的輻射傳熱系數(shù)；

q>——外部環(huán)境與鋼索表面間的輻射角系數(shù)；

8—綜合輻射系數(shù)；

X"——角系數(shù)：

&——對流傳熱系數(shù)；

%、戊呼——彎矩作用平面內(nèi)的等效彎矩系數(shù)；

仇、、Ay—方矩作用平面外的等效彎矩系數(shù)：

/、八、八、/.n—截面塑性發(fā)展系數(shù)；

ZoT——結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；

凡一永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)：

次一常溫下鋼材材料分項(xiàng)系數(shù)；

々——樓面或屋面活荷載的分項(xiàng)系數(shù)；

片一溫度作用的分項(xiàng)系數(shù)；

八V——風(fēng)荷載的分項(xiàng)系數(shù)；

q—綜合輻射率；

n——截面影響系數(shù)：

7

/T——高溫下混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度折減系數(shù)；

/T——高溫卜鋼材的屈服強(qiáng)度折減系數(shù)；

2、4、4——構(gòu)件的長細(xì)比；

%—彈塑性失穩(wěn)的界限長細(xì)比；

%——彈性失穩(wěn)的界限長細(xì)比；

C7—斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)；

5、2%——常溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

%、外、外、—常溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

弧、%T、/，T——高溫下軸心受壓鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

外T、外XT、%yT一高溫下受方鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；

A——樓面或屋面活荷載的頻遇值系數(shù)；

心—樓面或屋面活荷載的準(zhǔn)永久值系數(shù)；

—風(fēng)荷載的頻遇值系數(shù)，取化=04；

%——火災(zāi)溫度作用效應(yīng)系數(shù)，采用基于整體結(jié)構(gòu)耐火驗(yàn)算的防火設(shè)計(jì)方法時(shí)，取涔=1.0,采

用基于構(gòu)件耐火驗(yàn)算的防火設(shè)計(jì)方法時(shí)，取8T=0；

(PQ——樓面或屋面恒荷載的頻遇值系數(shù)；

/ST——高溫下鋼材的抗拉強(qiáng)度折減系數(shù)；

zsT——高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)：

%、“2、%、4、力2、偽---擬合系數(shù)；

G~C]----高溫蠕變參數(shù).

8

3基本規(guī)定

3.0.1鋼結(jié)構(gòu)、組合結(jié)構(gòu)及鋼構(gòu)件的防火設(shè)計(jì)應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》

GB51249的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.0.2基于鋼構(gòu)件耐火驗(yàn)算的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法應(yīng)符合下列規(guī)定：

1計(jì)算火災(zāi)下受彎、壓彎或拉彎鋼構(gòu)件的組合效應(yīng)時(shí)，可不考慮熱膨脹效應(yīng)，且火災(zāi)卜.鋼構(gòu)件的邊

界約束和在外荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力，可采用常溫下的邊界約束和內(nèi)力。

2計(jì)算火災(zāi)下鋼構(gòu)件的承載力時(shí)，構(gòu)件溫度應(yīng)取其截面的最高平均溫度，并應(yīng)采用構(gòu)件材料在

相應(yīng)溫度下的強(qiáng)度與彈性模量。

【條文說明】基于構(gòu)件耐火驗(yàn)算的防火設(shè)計(jì)方法的關(guān)鍵，是保障火災(zāi)條件下該構(gòu)件仍能承受火災(zāi)發(fā)

生前在其他荷載作用下產(chǎn)生的內(nèi)力效應(yīng)。然而，火災(zāi)會使鋼構(gòu)件升溫，而構(gòu)件的熱膨脹在整體結(jié)

構(gòu)中因兩端受約束而不能自由變形，則會產(chǎn)生溫度內(nèi)力，但這種溫度內(nèi)力會使鋼構(gòu)件進(jìn)入彈塑性受力狀

態(tài)，或是受壓失穗，如圖1所示，其熱膨脹變形計(jì)算如式(1),可通過構(gòu)件的塑性變形和撓曲引

c2

起的軸向收縮變形4—抵消，因此對于壓彎或拉彎鋼構(gòu)件可不考慮溫度內(nèi)力的影響?；趦呻A段

結(jié)構(gòu)抗火性能驗(yàn)算方法，當(dāng)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)抗火承載力驗(yàn)算時(shí)，需要考慮溫度作用效應(yīng)。

圖1受約束鋼構(gòu)件火災(zāi)下因溫度作用效應(yīng)而失穩(wěn)

\L=aLT-X---(1)

L'

式中：AL----熱膨脹變形；

aLT熱膨脹效應(yīng)；

A----撓曲引起的軸向收縮變形；

L

——塑性變形引起的軸向收縮變形。

在火災(zāi)條件下梁的撓度與溫度間的關(guān)系曲線如圖2所示，盡管兩端受約束梁在受火初期因溫

度作用效應(yīng)在梁內(nèi)產(chǎn)生很大扣壓力，但隨著梁溫度升高梁撓度增大，梁撓曲變形釋放了溫度內(nèi)力，

9

使梁內(nèi)軸壓力不斷減小到無軸壓力，直至梁內(nèi)產(chǎn)生軸拉力，最后，由于豎向荷載在梁中產(chǎn)生的彎矩

和梁撓曲產(chǎn)生的拉力（懸鏈線效應(yīng)）的共同作用而破壞。因此，對于兩端約束梁忽略火災(zāi)溫度作用

效應(yīng)驗(yàn)算其極限承載力是偏于安全的。

圖2兩端受約束梁與兩端自由梁撓度-溫度關(guān)系曲線對比

3.0.3高度不小于150m的高層鋼結(jié)構(gòu)、跨度不小于60m的鋼結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)和跨度不小于

120m建筑中的鋼結(jié)構(gòu)，應(yīng)根據(jù)特殊火災(zāi)場景及特殊結(jié)構(gòu)材料等，采用基于整體結(jié)構(gòu)耐火驗(yàn)算的

鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)陶防火技術(shù)規(guī)范》GB51249的相關(guān)規(guī)定。

【條文說明】對于重要建筑、真實(shí)火災(zāi)場景及特殊結(jié)構(gòu)材料等，鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)應(yīng)采用基于整體結(jié)構(gòu)

耐火驍算的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法。其中，高度不小于150m的高層鋼結(jié)構(gòu)建筑，跨度不小于60m的鋼

結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力鋼結(jié)構(gòu)和跨度不小于120m建筑中的鋼結(jié)構(gòu)，屬于重要建筑；特殊火災(zāi)場景是指不符合

標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)升溫曲線的火災(zāi)場景，科學(xué)設(shè)定火災(zāi)場景和模擬參數(shù)進(jìn)行數(shù)值模擬確定，或者采用與實(shí)際場

景相符的實(shí)體試驗(yàn)確定；特殊結(jié)構(gòu)材料是指本規(guī)范及現(xiàn)行醫(yī)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》GB

51249未規(guī)定的結(jié)構(gòu)材料。

3.0.4鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)層設(shè)計(jì)應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》GB51249的相關(guān)規(guī)

定執(zhí)行。

3.0.5鋼材外露的鋼與混凝土組合結(jié)構(gòu)的耐火驗(yàn)算應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》

GB51249的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

10

4材料特性

4.0.1高溫下結(jié)構(gòu)鋼、耐火鋼、高強(qiáng)鋼和冷成型鋼的物理參數(shù)應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防

火技術(shù)規(guī)范》GB51249中高溫下鋼材的規(guī)定確定。

4.0.2高溫下不銹鋼的密度應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》GB51249的規(guī)定確

定。

4.0.3高溫卜島強(qiáng)鋼索的熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容和密度應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)

范》GB51249中鋼材的相關(guān)規(guī)定確定。

4.1高強(qiáng)鋼

4.1.1高溫下屈服強(qiáng)度不小于550MPa鋼材的屈服強(qiáng)度應(yīng)按下列公式計(jì)算。

A=（4.1.1）

式中：立—高溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/mm?）；

f—常溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值（N/nun2）,應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB

50017和《高強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JGJ/T483的規(guī)定取值；

Zr—高溫下鋼材的屈服強(qiáng)度折減系數(shù)，按表4.1.1確定。

表4.1.1高溫下鋼材屈服強(qiáng)度折減系數(shù)

鋼材牌號

溫度（C）

Q550Q690/Q890

201.001.00

1001.000.98

2001.000.94

3001.000.89

4000.830.83

5000.570.57

6000.300.30

7000.090.09

8000.030.03

4.1.2高溫下高強(qiáng)鋼的彈性模量應(yīng)按下式計(jì)算。

%=心位（4.1.2）

式中：%——高溫下鋼材的彈性模量（N/mn?）；

Es——常溫下鋼材的彈性模量（N/mn?）,應(yīng)按照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50017

規(guī)定取值；

ZsT——高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)，按表4.1.2確定。

11

表4.1.2高溫下鋼材彈性模量折減系數(shù)

鋼材牌號

溫度(C)

Q550Q690/Q890

201.001.00

1001.011.01

2001.000.98

30()0.950.9()

4000.880.77

4500.830.69

5000.740.58

6000.440.32

7000.170.10

8000.090.04

【條文說明】這兩條規(guī)定了高溫下高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度及彈性模量。高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼在高溫下無明

顯的屈服極限和屈服平臺，參考文獻(xiàn)【I】~文獻(xiàn)(5]對Q460、Q550、Q690、Q890結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行了較

為系統(tǒng)的高溫材性試驗(yàn)，量測了0.5%、1.0%、1.5%、2.0%等應(yīng)變水平對應(yīng)的高溫名義屈服強(qiáng)度。根據(jù)

已有研究的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并參考普通結(jié)構(gòu)鋼的研究成果，確定Q460結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度和彈性模量高溫

折減系數(shù)按現(xiàn)行國家規(guī)范GB5I249中的普通結(jié)構(gòu)鋼相關(guān)折減系數(shù)確定，Q550、Q690、Q89。結(jié)構(gòu)鋼按

本規(guī)范確定。與各試驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比如圖3所示，圖3(a)中的屈服強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)均對應(yīng)1.0%應(yīng)變水

平，其中，CR表示控軋型高強(qiáng)鋼(ControlledRolling),QT表示淬火回火型高強(qiáng)鋼(Quenchedand

Tempered),TMCP表示控軋控冷型高強(qiáng)鋼(Thermo-MechanicalControlledProcess)。

(a)屈服強(qiáng)度折減系數(shù)(b)彈性模量折減系數(shù)

圖3高強(qiáng)鋼高溫力學(xué)性能指標(biāo)折減系數(shù)對比

高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼的屈服強(qiáng)度及彈性模量高溫折減系數(shù)數(shù)學(xué)表達(dá)式如下。

1Q550鋼屈服強(qiáng)度折減系數(shù)。

_[120℃<7；<300℃

~[1.299xI。-7③一2.013x10-57；2+0.00767；+0.181300℃<7：<800℃

式中：4—鋼材的溫度(℃)。

12

2Q690與Q890鋼屈服強(qiáng)度圻減系數(shù)。

-5.778x10-7"2-0.00027；+1.0042(TC"<4(xrc(4.2)

2T=-8

[1.299x]0V-2.013xl0-〃+000767；+0.181

3Q550鋼彈性模量折減系數(shù)。

-1.48xIO67；2+O.OOO37；+0.99520-CWZ<450C(43)

”[3.03x10-8?；3-5.38xI0-5?；2+0.02877；-3.952450C?7；W8f?C

4Q690與Q890鋼彈性模量折減系數(shù)。

1

-2.38x10"工2+000a47：+0.99320-C^7；<400C(4⑷

y.T=

'[1.78x1OF-2.98xIO-57；2+0.0147；-1.199400℃<7；<80yc

[1]McngjicWang,YaozhuangLi,GuoqiangLi,WciyongWang,BinhuiJiang.Comparativeexperimental

studiesofhigh-temperaturemechanicalpropertiesofHSSsQ460DandQ690D.JournalofConstructional

SteelResearch,2022,189:107065.

[2]LeiHuang,Guo-QiangLi,Xin-XinWang,ChaoZhang,LisaChoe,MichaelEngelhardt.High

temperaturemechanicalpropertiesofhighstrengthstructuralsteelsQ550,Q690andQ890.Fire

Technology.2018,54(06):1609-1628.

[3]Guo-QiangLi,Xin-XinWang,ChaoZhang,Wen-YuCai.Creepbehaviorandmodelofhigh-strength

steelsover50()MPaatelevatedtemperatures.JournalofConstructionalSteelResearch,2020,168:

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14|宋林昕，李國強(qiáng).控軋控冷型高強(qiáng)鋼高溫下的力學(xué)性能試驗(yàn)研究.土木工程學(xué)報(bào)，2021,54(02):84-

92.

[5]WciyongWang,KangWang,VenkateshKodur,BinWang.MechanicalPropertiesofHigh-StrengthQ690

SteelatElevatedTemperature[J].JournalofMaterialsinCivilEngineering,2018,30(5):04018062.

16|Guo-QiangLi,Lin-XinSong.MechanicalpropertiesofTMCPQ690highstrengthstructuralsteelat

elevatedtemperatures.FireSafetyJournal,2020,116,103190.

4.2不銹鋼

4.2.1高溫下不銹鋼的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容應(yīng)按表421確定。

表4.2.1高溫下不銹鋼的熱工參數(shù)

參數(shù)熱膨脹系數(shù)（氣）導(dǎo)熱系數(shù)（4）比熱容（Q）

單位XlO^mAni-DW/(mC)J/(kg?C)

200.01614.854455.485

500.01615.235463.289

1000.01615.870475.224

1500.01716.505485.905

溫度

2000.01717.140495.432

CC）

2500.01717.775503.906

3000.01718.410511.428

3500.01819.045518.098

4000.01819680594016

13

4500.01820.315529.283

5000.01820.950534.000

5500.01821.585538.267

6000.01822.220542.184

6500.01922.855545.852

7000.01923.490549.372

75013.79224.125552.844

80014.84824.760556.368

85015.91425.395560.045

90016.98826.030563.976

【條文說明】高溫下不銹鋼的熱膨脹系數(shù)、導(dǎo)熱系數(shù)和比熱容主要參考?xì)W洲規(guī)范EN1993-1-2:2005的

相關(guān)規(guī)定確定。

4.2.2高溫下不銹鋼屈服強(qiáng)度可按本規(guī)范第4.1.1條中式(4.1.1-1)確定。其中，常溫下鋼材的屈服

強(qiáng)度《按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS410的規(guī)定取值，高溫下的屈服強(qiáng)度抵減系數(shù)

按表4.2.2確定。

表4.2.2高溫下不銹鋼屈服強(qiáng)度折減系數(shù)

折減系數(shù)

（（℃）奧氏體雙相體鐵素體

S30408/S30403S31608/S31603S22053/S22253S11348

201.001.001.001.00

1000.830.880.911.00

2000.750.760.801.00

3000.690.710.750.98

4000.60.660.720.91

5000.580.630.650.80

6000.520.610.560.45

7000.440.510.370.19

8000.340.400.260.13

9000.210.190.100.10

【條文說明】對奧氏體S30408/S30403不銹鋼材料，Chen-Young,Gardner,Ala-Oulinen,

Sakumoto,孫文雋(Sun),夏新鳳(Xia)、鄭家理(Zheng)的高溫下不銹鋼材料平板區(qū)0.2%應(yīng)

變下的名義屈服強(qiáng)度折減系數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表1,與其它試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比如圖4。0.2%應(yīng)變下的名義

屈服強(qiáng)度折減系數(shù)的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下。

369

77sT=0.94-1.25x1Q-TS+1.79xIO-7/-1.45x10-7?20℃<7；<900°0(4-5)

表1高溫下不銹鋼名義屈服強(qiáng)度折減系數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

14

孫文轉(zhuǎn),小文雋

鄭家埋鄭家埋夏新鳳SakumotoGardnerChen-Young

穩(wěn)態(tài)試瞬態(tài)試Ala-Oulincn試驗(yàn)

驗(yàn)|驗(yàn)穩(wěn)態(tài)試喊瞬態(tài)試驗(yàn)程態(tài)試驗(yàn)試驗(yàn)試驗(yàn)試驗(yàn)

折減

溫度溫度折減屆度折減溫度

折減系數(shù)系數(shù)

rere系數(shù)rc系數(shù)rc

1000.850.850.840.860.820.820.80500.945000.59800.84

2000.740.750.750.760.700.700.671000.845500.551803.76

300().70().710.700.700.630.640.621500.79600().533203.67

4000.670.700.660.650.580.610.582000.736500.494503.68

5000.620.610.590.580.530.560.532500.717000.435509.60

6()00.570.560.540.550.480.510.483000.7()7500.37660152

7000.480.460.480.470.390.460.393500.688000.307603.36

8000.370.350.350340.240.360.274000.668500.248703.18

9000.230.190.210.160.130.210.154500.639000.189600.12

1.0-

?孫文管平板區(qū)松態(tài)試監(jiān)

/?外文望平板區(qū)■本43

50.8?可窠對平板區(qū)粒態(tài)試“

寶那"JY1'板區(qū)?總試驗(yàn)

三堂新鳳平板區(qū)穩(wěn)態(tài)送監(jiān)

-E?Ala-Outinen試依(EN1.4301)

國*Chen-Young試依(EN1.4301)

品?-.ki>t(SLS3O4)

r氏一公式4.5很合曲線

X--歐洲規(guī)范

------Chen-YoungKl臺公式

0.0

400

■度(V)

圖4高溫下不銹鋼名義屈服強(qiáng)度折減系數(shù)〃sT對比

回歸方程的殘差平方和為0.15122,決定系數(shù)和校正決定系數(shù)分別為0.97452和0.97392,表明該

方程的校正決定系數(shù)接近1,說明本規(guī)范式(4-5)的擬合度較高，函數(shù)模型是合理的。

采用高等分析方法進(jìn)行不銹鋼構(gòu)件及結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，高溫下不銹鋼抗拉強(qiáng)度按下列公式確定。

4r=九"(461)

.=1.02-3.21x10-工+12.20x1067；2-19.1lx10->7；3+9.20x10127^20℃<7；<900℃

(4-6-2)

式中：Z.T——高溫下鋼材的抗拉強(qiáng)度(N/mm?)；

A——常溫下鋼材的抗拉強(qiáng)度(N/mm?),按《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS410的規(guī)定取值；

/sT——高溫下鋼材的抗拉強(qiáng)度折減系數(shù)。

高溫下不銹鋼極限應(yīng)變按表2確定。

15

表2高溫下不銹鋼的極限應(yīng)變4T

奧氏體雙向體鐵素體

溫度(℃)

S30408/S30403S31608/S31603S22053/S22253SI1348

200.400.400.200.20

1000.400.400.200.20

2000.400.400.200.20

3000.400.400.200.20

4000.400.400.200.15

5000.400.400.200.15

6000.350.400.200.15

7000.300.300.150.15

8000.200.200.150.15

9000.200.200.150.15

4.2.3高溫下不銹鋼的彈性模量可按本規(guī)范式(4.1.2)確定。其中，常溫下鋼材的彈性模量￡按現(xiàn)

行標(biāo)準(zhǔn)《不銹鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程》CECS410的規(guī)定確定，高溫下彈性模量折減系數(shù)木T按表4.2.3確

定。

表423高溫下不銹鋼彈性模量折減系數(shù)

溫度(C)20100200300400500600700800900

折減系數(shù)0.9410.9130.8880.8660.8410.8030.7440.6560.5320.363

【條文說明】對奧氏體S30408/S30403材料，整理了Chen-Young,Ala-Outinen,Sakumoto,孫文雋

(Sun),夏新鳳(Xia),鄭家理(Zheng)的高溫下不銹鋼材料彈性模量試驗(yàn)數(shù)據(jù)列于表3,與各試

驗(yàn)數(shù)據(jù)對比如圖5。

表3高溫下不銹鋼材料彈性模量折減系數(shù)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)

孫文雋孫文雋鄭家理鄭家理夏新鳳SakumotoChen-Young

Ala-Outinen試驗(yàn)

溫度穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)瞬態(tài)試驗(yàn)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)瞬態(tài)試驗(yàn)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)試驗(yàn)試驗(yàn)

(C)溫度折減系溫度折減系溫度折減系

折減系數(shù)

CC)數(shù)CC)數(shù)CC)數(shù)

1001.000.970.950.900.980.98501.01