建筑结构及防火课程设计报告Word格式文档下载.docx
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展厅上空0.7kN/m2;
风荷载:
W1=0.4/1.4×
10=2.85kN/m2;
W2=-1.4/1.4×
10=-10kN/m2;
雪荷载:
基本雪压为0.40kN/m2(50年一遇);
4)本工程使用的厚涂型钢结构防火涂料性能应符合有关标准CECS24:
90,1990《钢结构防火涂料应用技术规》和GB14907-2002,2002《钢结构防火涂料》,涂料性能指标要求见表1。
表1厚涂型钢结构防火涂料性能指标要求
项目
指标
粘结强度
(MPa)
≥0.04
抗压强度
≥0.3
干密度
(kg/m3)
≤500
热导率
[W/(m.K)]
≤0.1160[0.1kcal/(m.h.℃)]
耐水性
(h)
≥24
耐冻融循环性
(次)
≥15
耐火极限
涂层厚度(mm)
15
20
30
40
50
耐火时间不低于(h)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
需要计算的钢结构构件的截面规格及其在最不利荷载组合条件下构件达到的最大应力比等条件见表2。
表6.2钢结构构件表
钢构件
编号
位置
类型
规格
(mm)
钢材种类
最不利荷载组合时构件最大应力比
C4H
下拉索
钢缆
Φ109
预应力钢丝
0.343012
C1A
上拉索
Φ118
0.24993
ST1
撑杆1
钢管
Φ18×
273
Q345B
0.445229
M2A
撑杆2
Φ36×
950
0.293073
WG
桅杆压杆
2000
Q345C
0.512012
RPT2FF
腹杆
工字钢
H200×
250×
8×
14
0.956623
RPT3FX
主桁架弦杆
H400×
200×
10×
16
0.948998
RST2ASH
次桁架弦杆
0.946771
RBR12T
上弦支撑
450×
18×
0.954629
对本工程的钢结构屋盖进行了防火保护层厚度的设计计算
方案:
根据设计单位提供的本工程最不利荷载作用,按照规《建筑结构荷载规》(GB50009-2001)进行承载力极限状态下荷载效应组合,即
;
然后按照我国工程建设规《建筑钢结构防火技术规程》(CECS200:
2006)进行火灾下荷载效应组合,即
,暂不考虑温度力。
依据该规程的第5.2.3条,在力组合中不考虑温度力的情况下,应将计算所得的保护层厚度增加30%作为构件的保护层设计厚度。
针对本工程最不利荷载的情况,可计算出两部规(程)荷载效应组合比值
的最大值为0.593。
用0.593乘以最不利荷载下的最大应力比作为火灾下的最大应力比,同时根据我国工程建设规《建筑钢结构防火技术规程》(CECS200:
2006),将材料强度的设计值乘以钢材耐火设计强度调整系数R(一般可取R=1.1),据此进行防火保护层厚度的设计计算。
2计算过程和步骤
2.1截面特性计算
构件截面形式有如下三种:
圆实心截面,圆管截面和H形截面。
参考国强、韩林海、楼国彪、蒋首超著《钢结构及钢—混凝土组合结构抗火设计》(2006),三种截面的构件截面形状系数Fi/V的计算公式如下,计算结果如表3所示。
1)圆实心截面
(国强、韩林海、楼国彪、蒋首超著《钢结构及钢—混凝土组合结构抗火设计》2006)
2)圆管截面
3)H形截面
表3截面特性计算结果
钢构件编号
规格(mm)
Fi/V
(1/m)
φ109
36.7
φ118
33.9
φ18×
59.5
φ36×
28.9
28.3
H200×
165.2
H400×
156.7
184.7
77.4
2.2保护层厚度计算
计算时用到的钢材和厚涂型钢结构防火涂料的材料特性如下:
钢材:
密度:
s=7850kg/m3
比热:
cs=600J/(kg.K)
导热系数:
s=45.0W/(m.K)。
防火涂料:
i=400kg/m3
ci=1047J/(kg.K)
i=0.116W/(m.K)。
方案
当采用按我国工程建设规《建筑钢结构防火技术规程》(CECS200:
2006)进行荷载效应组合获得的最不利应力比时,各构件所需防火保护层厚度计算过程如下:
1.下拉索(规格:
109):
1)计算耐火极限为2h时构件温度(构件温度的计算采用我国工程建设规《建筑钢结构防火技术规程》公式6.2.1~公式6.2.4)
初步选定保护层厚度为di=6mm
=36.7
0.039
1
保护层为轻质保护层
=
=610℃
钢材温度Ts>
600℃,超出适用围,因此di=6mm不满足要求,增大di为6.2,计算得:
B=686.65,Ts=595℃
2)钢的高温材性
高温下钢材强度折减系数
0.281
3)保护层厚度的确定
该构件应力比
=
0.343012=
0.343012=0.203,其中,
为火灾下构件最大应力,
为钢材强度设计值。
由我国工程建设规《建筑钢结构防火技术规程》公式4.1.3-1、公式4.1.3-3可知:
应力比
0.203<
=0.309,其中,
为高温下钢材强度折减系数,
为钢材抗火设计强度调整系数,取1.1。
因此,di=6.2mm满足要求。
考虑温度应力的影响,依据我国工程建设规《建筑钢结构防火技术规程》(DG/TJ08-008-2000),应将保护层厚度加大30%,此时di=8.1mm。
其余构件计算过程与此类似,故在此不复赘述。
为相关计算所编写的程序界面如下:
下拉索的计算结果如下:
2.上拉索(规格:
118):
3.撑杆1(规格:
18×
273):
4.撑杆2(规格:
36×
950):
5.桅杆压杆(规格:
2000):
6.腹杆(规格:
14):
因为该构件应力比>折减系数×
1.1,所以保护层厚度不满足要求,须增加保护层厚度并重新计算。
经重新计算得保护层厚度为:
7、主桁架弦杆(规格:
16):
8、次桁架弦杆(规格:
即该保护层为非轻质保护层,不能再用上面的方法直接计算,因此必须进行处理。
对截面形状系数
进行修正,修正后的截面形状系数为:
把数据带入以上公式,得到μ=0.509,
=147.2,代入:
9、上弦支撑(规格:
30):
3计算结果汇总
各个构件的计算结果汇总表
Fi/V(1/m)
构件温度(℃)
保护层厚度(mm)
595
8.1
590
7.5
597
13.0
584
6.5
593
6.2
573
38.2
577
35.9
576
33.8
572
17.9
参考文献
[1]国强、蒋首超、韩林海、楼国彪著,钢结构抗火计算与设计,中国建筑工业出版社,2006
[2]建筑钢结构防火技术规(CECS200:
2006),2006
[3]宋占海、贾建东、宋东编著,建筑结构基本原理(第二版),中国建筑工业出版社,2006
[4]国强、韩林海、楼国彪、蒋首超著,钢结构及钢—混凝土组合结构抗火设计,中国建筑工业出版社,2006
[5]艳著,新编VisualBasic程序设计教程,中国矿业大学出版社,2007
附录:
VB程序代码
PrivateSubCommand1_Click()
DimdAsSingle,tAsSingle,hAsSingle,bAsSingle,d1AsSingle,t1AsSingle
DimFVAsSingle,dBAsSingle
DimRsAsSingle,CsAsSingle,LsAsSingle,RiAsSingle,CiAsSingle,diAsSingle,LiAsSingle
DimT0AsSingle,TmAsSingle
DimmsgAsInteger
Rs=Text8.Text:
Ri=Text9.Text
Cs=Text10.Text:
Ci=Text11.Text
Ls=Text12.Text:
Li=Text13.Text
T0=Text15.Text:
Tm=Text16.Text*60*60
di=0.002
IfOption1.Value=TrueThen
d=Text1.Text
FV=4000/d
Label5.Caption="
截面形状系数Fi/V为:
"
+Str(Format(FV,"
#.0"
))+"
(1/m)"
EndIf
IfOption2.Value=TrueThen
t=Text2.Text
FV=1000*d/(t*d-t*t)
IfOption3.Value=TrueThen
h=Text3.Text
b=Text4.Text
d1=Text6.Text
t1=Text7.Text
FV=1000*(2*h+4*b-2*d1)/(2*b*t1+(h-2*t1)*d1)
Do
RE:
di=di+0.0002
dB=Li*FV/di
dB=Format(dB,"
#.00"
)
Ts=Sqr(0.044+0.00005*dB)-0.2
Ts=Ts*Tm+T0
LoopUntilTs<
600
Ts=Format(Ts,"
#"
Label16.Caption="
防火保护层厚度di="
+Str(Format((1000*di),"
mm"
If2*Ci*Ri*di*FV/(Cs*Rs)<
=1Then
Label17="
该防火保护层为轻质保护层"
Label17.ForeColor=&
H0&
Else
该防火保护层为非轻质保护层"
HFF&
msg=MsgBox("
该防火保护层为非轻质保护层"
vbOKOnly,"
提示"
Ifmsg=1Then
FV=InputBox("
请输入修正过的Fi/V值:
"
di=0
EndIf
Label18.Caption="
截面保护层参数B="
+Str(dB)
Label19.Caption="
钢材温度Ts="
+Str(Ts)+"
℃"
Label20.Caption="
高温下钢材强度折减系数ηT="
+Str(Format(0.0000000124*Ts*Ts*Ts-0.00002096*Ts*Ts+0.009228*Ts-0.2168,"
#.000"
))
Label21.Caption="
该构件应力比σf/f="
+Str(Format(0.593*Val(Text14.Text),"
If(0.593*Val(Text14.Text))<
(1.1*(0.0000000124*Ts*Ts*Ts-0.00002096*Ts*Ts+0.009228*Ts-0.2168))Then
Label22="
因为该构件应力比≤折减系数×
1.1,所以保护层厚度满足要求"
di=Format(1.3*di*1000,"
Label22.Caption="
Label23.Caption="
因为该构件应力比>折减系数×
1.1,所以保护层厚度不满足要求,须增加保护层厚度"
GoToRE
考虑温度应力的影响,由规规定应将保护层厚度增加30%,即此时di为:
+Str(di)+"
EndSub
PrivateSubCommand2_Click()
Text1.Text="
Text2.Text="
Text3.Text="
Text4.Text="
Text6.Text="
Text7.Text="
Text14.Text="
PrivateSubCommand3_Click()
End
PrivateSubOption1_Click()
Text1.Visible=True
Text2.Visible=False
Text3.Visible=False
Text4.Visible=False
Text6.Visible=False
Text7.Visible=False
Label1.Visible=True
Label2.Visible=False
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Label6.Visible=False
Label7.Visible=False
PrivateSubOption2_Click()
Text2.Visible=True
Label2.Visible=True
PrivateSubOption3_Click()
Text1.Visible=False
Text3.Visible=True
Text4.Visible=True
Text6.Visible=True
Text7.Visible=True
Label1.Visible=False
Label3.Visible=True
Label4.Visible=True
Label6.Visible=True
Label7.Visible=True
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