防火设计配置目前适用于按照以下规范进行的钢结构设计:
- EN 1993
- NTC
- GB 50017
这些配置控制着对象的防火设计按照哪些规定进行(“抗火设计”)。您可以在此处设置用于确定防火设计中所用钢材温度的参数。
EN 1993 / NTC
火灾作用的偶然状况设计原则上与承载能力极限状态验算类似。但由于钢材最终温度升高,材料特性会相应折减。相关的规定例如见于 EN 1993-1-2 [1]。
温度定义
通过列表(见图 新建防火设计配置),有两种定义**最终温度**的方法:
- 分析计算:基于不同的火灾曲线,从气体温度出发确定特定时刻的钢材温度。
- 手动输入:用户可以自定义钢材的最终温度。
分析计算
在 **火灾设计设置** 类别中,指定所需的防火保护持续时间 tfi,erf 和用于温度计算的时间步长 Δt。
设计时,可将截面假定为四面受火或三面受火。这依据 [1] 影响构件温度的计算以及相关验算系数的确定。对于三面受火,您可以自定义受保护面的宽度,或采用自动确定:简化假设为截面的整个宽度上有一侧受到保护且不承受火灾荷载(典型的应用情况是顶部放置混凝土板的梁)。
如果截面通过特定措施防范火灾作用,请在 **防火** 类别中勾选“指定防火参数”复选框。
“保护类型”的列表中有两种选择:
- 截面随形覆层:贴合截面轮廓、具有恒定厚度的覆层(例如抹灰或板材覆层)
- 箱形覆层:截面的矩形外部覆层
请指定覆层的材料属性和厚度。温度计算将根据 [1] 4.2.5.2 节,考虑这些参数进行。根据 [1],仅板材和抹灰可作为防火材料。具有隔热效果的涂料或膨胀型涂层的验算不允许使用此方案,因为这些覆层会随温度改变其性质。
在 **用于确定气体温度的温度曲线** 类别中,指定应使用哪种温度曲线:
- 标准温度-时间曲线
- 外部火灾曲线
- 烃类火灾曲线
在验算细节中,您可以通过 温度-时间曲线 显示温度变化过程。
在 **用于温度分析的热作用** 部分中,用于计算温度的系数已按照 EN 1993-1-2 [1] 和 EN 1991-1-2 [2] 的建议值预设。您可以根据需要调整这些值。
您可以考虑热浸镀锌在确定钢材温度时的有利影响,方法是通过调整表面发射率来实现。为此,请激活“采用碳钢镀锌表面杆件”复选框。在确定钢材温度时,将考虑镀锌表面较低的发射率 εm,lim,直至达到设定的极限温度 tlim。在更高温度下,则使用碳钢的表面发射率 εm。此过程符合 DASt 准则 027《火灾情况下热浸镀锌钢构件温度的确定》的规定,其预设值已内置。
手动定义
如果您想直接指定钢材温度,请在列表中选择 **手动** 选项(见图 新建防火设计配置)。然后输入进行防火设计所使用的最终材料温度 Θa。
对于根据 [1] 4.3.3 确定弯曲验算中温度分布不均时的系数 k1,即使在手动定义温度时,也必须指定火灾暴露情况(四面或三面,必要时包括防火措施)。对于沿杆件长度方向温度分布不均的系数 k2,在所有情况下均偏安全地取为 1.0。
临界温度
除了纯防火设计外,程序还提供确定截面验算临界温度的功能。此值代表杆件或杆件集仍能抵抗作用所允许达到的最高温度。为此,请勾选 **根据 EN 1993-1-2, 4.2.4(2) 计算临界温度** 复选框。
计算完成后,临界温度 Θa,cr 将在每个验算的 验算细节 中输出。如上所述,此功能不适用于稳定性验算。
关于防火设计的说明
承载能力设计的基本设置(例如弹性或塑性分析)或稳定性验算的设置(例如荷载作用点)也将从对象的 承载能力极限状态配置 中为防火设计采纳。其中为忽略内力和应力而定义的利用率限制,也适用于防火设计。
设计状况
依据 EN 1993-1-2 [1] 的防火设计仅针对在 设计状况 输入表中为钢结构设计分配了类型 'AGE GZT (STR/GEO) - 偶然 - 火灾' 的设计状况进行。
由于规范不允许将依据 EN 1993-1-1 [2] 6.3.4 进行稳定性验算的一般方法用于防火设计,因此稳定性验算按照 EN 1993-1-2 [1] 4.2.3 的 **等效杆件方法** 进行。所分配的 有效长度 同样用于防火设计。未显式折减弹性模量:折减在稳定性验算中通过[1]的折减系数考虑。
您可以在计算中通过温度荷载的形式给定钢材温度(参见 RFEM 手册的 杆件荷载 章节)。
在火灾情况下,细长截面部分的局部屈曲也可能是一种控制性的破坏模式。钢结构设计模块对第 4 类截面的验算依据 [1] 附录 E 进行。细长腹板的抗剪屈曲验算目前未在防火设计中实现。