RFEM 6 中的耐火设计
在 RFEM 6 中,可以通过图 1 所示的表格以及使用偶然设计状况用于耐火设计,来定义钢结构设计的耐火配置。随后,将该设计状况的控制作用与火灾温度下的设计抗力进行比较,得到设计验算比;为满足设计要求,该比值必须小于 1。抗力的设计值通过考虑温度升高导致的屈服强度降低来获得,其中折减系数取决于在所需耐火时间结束时的钢材温度 θa,并按 [1], 表 3.1 进行插值。
RFEM 6 中的火灾设计参数
RFEM 6 中的火灾设计参数可在图 2 所示窗口中进行调整。如果最终温度需要通过解析方式确定,则必须定义所需耐火时间和分析时间步长。
在所需耐火时间 tf,req 结束时的钢材温度 θa,是根据 [1] 的公式 (4.25),在每个分析时间步计算钢材温升 Δθa 得到的。下一时间步的钢材温度由前一时间步的钢材温度与加热温升 Δθa 之和得到,直至获得控制钢材温度的时刻 t。
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ksh |
考虑屏蔽效应的修正系数 |
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Am/V |
截面系数(表示暴露在外的地表面积与体积之比) |
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ca |
比热容 |
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ρa |
钢筋密度 |
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Δt |
时间步的间隔 |
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hnet,d |
净热通量 |
影响最终温度计算的设计参数必须在图 2 所示的耐火配置中确定。因此,必须定义受火的截面边数,因为这会影响按 [1], 表 4.2 和 4.3 确定截面因子。
接下来,需要选择用于确定气体温度的温度曲线。可供选择的曲线有三种:标准时间-温度曲线(ETK)、外部火灾曲线以及碳氢火灾曲线(图 3 至图 5)。程序可以根据这些曲线图确定气体温度。
根据 [1] 和 [2],用于确定净热流的配置系数、钢构件发射率以及火灾发射率已由程序预设,但用户也可以将其调整为特定条件。在确定钢材温度时,也可以通过选择“碳钢构件的镀锌表面”选项来考虑结构构件热浸镀锌的有利影响。一般而言,在限值温度之前,采用镀锌表面的较低表面发射率 εm,lim。而在较高温度下,则考虑碳钢表面发射率(εm)。
如果钢构件已采取防火保护,用户应创建新的耐火配置并将其分配给这些构件。防火参数,例如保护类型、单位质量、导热系数、比热容以及保护层厚度,都可以如图 6 所示轻松定义。这样,可以定义并分配不同的耐火配置给不同构件。这些配置不仅可以在防火参数方面不同,还可以在上述其他所有火灾设计参数方面不同。
如果用户希望手动而非按前文所述的解析方式定义最终温度,也可以如图 7 所示进行设置。
耐火设计验算比
完成钢结构设计计算后,构件的耐火设计验算比将包含在“结果”表中,如图 8 所示。设计验算的详细信息,以及用于设计验算的公式和表格引用,也可以显示出来(图 9)。