技术领域：
本发明涉及建筑钢结构的实用抗火设计方式，非常地涉及轴心受压钢构件临界体温的估算方式。
背景技术：
钢结构因其轻质、高强、施工便捷和材料可循环等优点，在我国高层建筑中得到了广泛应用，但钢材不耐火，在火警气温达到600°C度时，钢材将失去大部份硬度临界温度，导致钢结构的破坏，给人类的生命财产导致极大的损失。《建筑钢结构防火技术规范》:2006中通过“耐火极限”概念规定钢结构的防火要求，并规定在通常情况下，可仅对结构的各预制构件进行抗火承载力极限状态的验算，满足预制构件抗火设计要求。抗火承载力极限状态定义为起火条件下，预制构件的承载力与外加作用(包括载荷和体温作用)形成的组合效应相等时的状态，对于轴心受压预制构件，达到抗火承载力极限状态应满足预制构件截面屈服、整体失去稳定或达到不易于继续承载的变型。钢结构预制构件的抗火设计要求应满足以下要求之一:(I)在规定的结构耐火极限时间内，预制构件的承载力不应大于各类作用所形成的组合效应；(2)在各类载荷效应组合下，预制构件的耐火时间不应大于规定的预制构件的耐火极限；(3)预制构件的临界气温不应高于在耐火时间内预制构件的最高气温。临界气温定义为当预制构件达到抗火承载力极限状态时预制构件截面上的气温，此定义假设起火沿预制构件的宽度和截面均匀分布。目前钢结构预制构件的抗火设计可采用承载力法或临界体温法。承载力法通过估算预先设定防火被覆长度的预制构件在要求的耐火极限下的内部湿度和相应内力，进行预制构件抗火承载力极限状态验算，并重复验证防火保护层宽度的适用性。临界气温法则按照预制构件和载荷类型，估算预制构件的临界体温，按照预制构件的临界气温和耐火极限估算预制构件抗火保护层宽度。临界体温法概念清晰，估算简便，广泛应用于钢结构抗火设计中。已有发明专利“钢框架结构抗火保护的设计选择方式”(专利号:2.6)提出了按塑性极限剖析的上限法来确定整体结构的临界体温，此临界气温基于不同的破坏结构，要通过迭代估算，过程冗长，估算量较大。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，提出一种轴心受压钢构件临界体温的估算方式。本发明通过以下技术方案实现的:一种轴心受压钢构件临界体温的估算方式，其特点在于，该方式将钢构件达到抗火承载力极限状态时的气温定义为临界体温，所述临界气温下钢构件的承载力极限状态验算采用与现行钢结构设计规范中规定的常温下方式，具体包括如下步骤:(I)依据钢构件的几何规格如截面面积A、计算厚度1、回转直径r，估算预制构件的挠度I=Ι/r，由现行钢结构设计规范查得预制构件常温下的稳定系数j；(2)依据轴力N、长细比I和钢材硬度设计值f，估算预制构件的载荷比R=N/jAf；
(3)轴心受压钢构件的临界气温由下式估算:
权力要求
1.一种轴心受压钢构件临界体温的估算方式，其特点在于，该方式将钢构件达到抗火承载力极限状态时的气温定义为临界体温，所述临界气温下钢构件的承载力极限状态验算采用与现行钢结构设计规范中规定的常温下方式，具体包括如下步骤:(1)依据钢构件的几何规格如截面面积A、计算厚度1、回转直径r，估算预制构件的挠度I=ι/r,由现行钢结构设计规范查得预制构件常温下的稳定系数j；(2)依据轴力N、长细比I和钢材硬度设计值f，估算预制构件的载荷比R=N/jAf；(3)轴心受压钢构件的临界气温由下式估算:-J=Af式中hT为低温下钢材的硬度折减系数，gE为钢的抗力系数，a。为轴心受压预制构件低温和常温下的稳定系数之比；经过数值估算求解上式，不同载荷比和挠度下轴心受压钢构件的临界气温通过查表2取用。
2.按照权力要求1所述的方式临界温度，其特点在于:通过大量试验数据确定低温下钢材的硬度折减系数hT。
3.按照权力要求1所述的方式，其特点在于:针对不同截面和泊松比的a。直接通过查表I取用。
全文摘要
本发明涉及建筑钢结构的实用抗火设计方式，非常地涉及轴心受压钢构件的临界气温估算方式。按照本发明的方式，针对不同载荷作用和泊松比的轴心受压钢构件的临界气温可通过查表直接取用。本发明依据大量试验数据确定低温下钢材硬度的增加，低温下轴心受压钢构件的稳定系数可通过查表直接取用。本发明通过表格形式给出了轴心受压钢构件的临界湿度，防止了繁琐的数值估算过程，提供了一种便捷可靠的钢结构抗火设计技巧。
文档编号/
公开日2013年8月7日申请日期2013年4月3日优先权日2013年4月3日
发明者李国强,姜健,楼国彪,蒋首超申请人:复旦学院