有色金属工程设计防火规范 GB50630-2010
A.3 作用效应
A.3.1 验算钢柱柱底截面的最大正应力水平k应按下式确定：
式中：k0——常温设计下验算钢柱底截面的最大正应力（不计地震作用）设计值与强度设计值f之比；
k1——考虑偶然组合的系数，取0.8；
k2——温度应力水平，按A.3.2、A.3.3条确定；
f——钢材常温强度设计值，按《钢结构设计规范》GB 50017取值。
当k≤3.0时取k=0.3。
A.3.2 当与验算钢柱在本层及上一层相连的梁均为两端铰接或悬臂时，则取k2=0。
A.3.3 温度应力水平可按下式计算：
式中：σT——温度应力，按A.3.4条确定。
A.3.4 温度应力应按下式计算：
式中：A——验算钢柱的毛截面面积（m㎡）；
N——验算钢柱在框架梁约束下的温度轴力，按A.3.5条确定；
φ——验算钢柱的稳定系数，按现行标准《钢结构设计规范》GB 50017取值，当k0由强度控制时取φ=1，当k0由强轴稳定控制时取φ=φx，当k0由弱轴稳定控制时取φ=φy。
A.3.5 验算钢柱在框架梁约束下的温度轴力应按下式计算：
式中：NT1——验算钢柱在本层框架梁约束下的温度轴力，按A.3.6、A.3.7条确定（N）；
NT2——验算钢柱在上一层框架梁约束下的温度轴力，按A.3.6、A.3.9条确定（N）。
A.3.6 验算钢柱在本层和上一层框架梁约束下的温度轴力不应超过式（A.3.6-1）、（A.3.6-2）计算值。
式中：n1——与验算钢柱相连的本层两端支承梁数目；
n2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁数目；
kn——系数，梁与柱两端刚接取2；一端铰接，一端刚接取1，两端铰接取0；当梁远端支承在梁上时，视为铰接；
l1——与验算钢柱相连的本层两端支承梁的净跨度。当梁与柱设有斜撑时，取斜撑节点之间的距离（mm）；
l2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁的净跨度，当梁与柱设有斜撑时，取斜撑节点之间的距离（mm）；
h——与验算钢柱相连的本层或上一层两端支承梁的截面高度（mm）；
Aw——与验算钢柱相连的本层或上一层两端支承梁的腹板面积（m㎡）；
ks——与验算钢柱相连的本层两端支承梁钢材的屈服强度降低系数，按A.3.11条确定；
fy——钢材常温的屈服强度（或屈服点），按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 取值；
Q1——与验算钢柱相连的本层两端支承梁在常温设计下（不计地震作用），在验算钢柱一侧的梁端剪力（N）；
Q2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁在常温设计下（不计地震作用），在验算钢柱一侧的梁端剪力（N）；
0.8——考虑偶然组合的系数。
A.3.7 验算钢柱在本层框架梁约束下的温度轴力可按下式计算：
式中：kT1——与验算钢柱相连的本层两端支承梁的抗剪刚度，按 A.3.8条确定（N/mm）；
h1——验算钢柱底截面到梁顶面的高度，如果柱底进行保护，则为未保护部分高度（mm）；
Tm1——验算钢柱的最高平均温度，按A.3.13条确定；
T㎡——与验算钢柱相连的本层两端支承梁的远端支承柱的最高平均温度，按A.3.13条确定；
α——钢材的线膨胀系数，取1.2×10-5/ ℃；
ETm——验算钢柱在其最高平均温度时的弹性模量，按A.3.11条确定。
A.3.8 与验算钢柱相连的本层两端支承梁的抗剪刚度按下式计算：
式中：kp——梁的节点约束系数，梁与柱两端刚接取12；一端铰接，一端刚接取3，两端铰接取0；当梁远端支承在梁上时，视为铰接；
ETb——本层两端支承梁在温度T时的弹性模量，按A.3.11条确定；
I——梁截面对其水平形心轴的惯性矩（mm4）；
A.3.9 验算钢柱在上一层框架梁约束下的温度轴力可按下式计算：
式中：h2——验算钢柱上一层层高（mm）；
kT2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁的抗剪刚度，按A.3.10条确定；
A2——验算钢柱上一层的毛截面面积（mm4）；
A.3.10 与验算钢柱相连的上一层两端支承梁的抗剪刚度可按下式计算：
式中：I2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁截面对其水平形心轴的惯性矩（m㎡）；
E——钢材在常温时的弹性模量，按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017取值。
A.3.11 钢材在温度T时的弹性模量ET= kEE，弹性模量降低系数kE和屈服强度降低系数ks可查表A.3.11确定。
A.3.13 钢柱在炉料热作用下的最高平均温度Tm可按下式确定：
式中：T3——钢柱翼缘厚度d=25mm，柱与事故坑边缘距离s=1m时的最高平均温度，按表A.3.13-1取值；
T4——钢柱最高平均温度随翼缘厚度d和距离s变化的温度调整值，按表A.3.13-2取值。
k1——考虑偶然组合的系数，取0.8；
k2——温度应力水平，按A.3.2、A.3.3条确定；
f——钢材常温强度设计值，按《钢结构设计规范》GB 50017取值。
当k≤3.0时取k=0.3。
A.3.2 当与验算钢柱在本层及上一层相连的梁均为两端铰接或悬臂时，则取k2=0。
A.3.3 温度应力水平可按下式计算：
A.3.4 温度应力应按下式计算：
N——验算钢柱在框架梁约束下的温度轴力，按A.3.5条确定；
φ——验算钢柱的稳定系数，按现行标准《钢结构设计规范》GB 50017取值，当k0由强度控制时取φ=1，当k0由强轴稳定控制时取φ=φx，当k0由弱轴稳定控制时取φ=φy。
A.3.5 验算钢柱在框架梁约束下的温度轴力应按下式计算：
NT2——验算钢柱在上一层框架梁约束下的温度轴力，按A.3.6、A.3.9条确定（N）。
A.3.6 验算钢柱在本层和上一层框架梁约束下的温度轴力不应超过式（A.3.6-1）、（A.3.6-2）计算值。
n2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁数目；
kn——系数，梁与柱两端刚接取2；一端铰接，一端刚接取1，两端铰接取0；当梁远端支承在梁上时，视为铰接；
l1——与验算钢柱相连的本层两端支承梁的净跨度。当梁与柱设有斜撑时，取斜撑节点之间的距离（mm）；
l2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁的净跨度，当梁与柱设有斜撑时，取斜撑节点之间的距离（mm）；
h——与验算钢柱相连的本层或上一层两端支承梁的截面高度（mm）；
Aw——与验算钢柱相连的本层或上一层两端支承梁的腹板面积（m㎡）；
ks——与验算钢柱相连的本层两端支承梁钢材的屈服强度降低系数，按A.3.11条确定；
fy——钢材常温的屈服强度（或屈服点），按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017 取值；
Q1——与验算钢柱相连的本层两端支承梁在常温设计下（不计地震作用），在验算钢柱一侧的梁端剪力（N）；
Q2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁在常温设计下（不计地震作用），在验算钢柱一侧的梁端剪力（N）；
0.8——考虑偶然组合的系数。
A.3.7 验算钢柱在本层框架梁约束下的温度轴力可按下式计算：
h1——验算钢柱底截面到梁顶面的高度，如果柱底进行保护，则为未保护部分高度（mm）；
Tm1——验算钢柱的最高平均温度，按A.3.13条确定；
T㎡——与验算钢柱相连的本层两端支承梁的远端支承柱的最高平均温度，按A.3.13条确定；
α——钢材的线膨胀系数，取1.2×10-5/ ℃；
ETm——验算钢柱在其最高平均温度时的弹性模量，按A.3.11条确定。
A.3.8 与验算钢柱相连的本层两端支承梁的抗剪刚度按下式计算：
ETb——本层两端支承梁在温度T时的弹性模量，按A.3.11条确定；
I——梁截面对其水平形心轴的惯性矩（mm4）；
A.3.9 验算钢柱在上一层框架梁约束下的温度轴力可按下式计算：
kT2——与验算钢柱相连的上一层两端支承梁的抗剪刚度，按A.3.10条确定；
A2——验算钢柱上一层的毛截面面积（mm4）；
A.3.10 与验算钢柱相连的上一层两端支承梁的抗剪刚度可按下式计算：
E——钢材在常温时的弹性模量，按现行国家标准《钢结构设计规范》GB 50017取值。
A.3.11 钢材在温度T时的弹性模量ET= kEE，弹性模量降低系数kE和屈服强度降低系数ks可查表A.3.11确定。
表A.3.11 钢材的弹性模量降低系数kE、屈服强度降低系数ks与温度T的关系
续表A.3.11
A.3.12 计算梁弹性模量和屈服强度降低系数时其温度取值：当梁在事故坑上方并设置保护时取400℃，不保护时取500℃；不在事故坑上方时取30℃。续表A.3.11
A.3.13 钢柱在炉料热作用下的最高平均温度Tm可按下式确定：
T4——钢柱最高平均温度随翼缘厚度d和距离s变化的温度调整值，按表A.3.13-2取值。
表A.3.13-1 钢柱最高平均温度T3（℃）
注：1 表中数值可线性内插。
2 η为柱一侧事故坑长度较小值与总长度之比，取值为0～0.5。当L>12m时，计算η时取L=12m。相邻钢柱（框架梁的远端支承柱）位置在事故坑长度以外时温度取30℃；验算钢柱位置在事故坑长度以外3m内时按η=0确定其温度。
3 对相邻钢柱：s＞2m时温度取30℃。对验算钢柱：2m＜s≤5m时按s=2m确定其温度。
2 η为柱一侧事故坑长度较小值与总长度之比，取值为0～0.5。当L>12m时，计算η时取L=12m。相邻钢柱（框架梁的远端支承柱）位置在事故坑长度以外时温度取30℃；验算钢柱位置在事故坑长度以外3m内时按η=0确定其温度。
3 对相邻钢柱：s＞2m时温度取30℃。对验算钢柱：2m＜s≤5m时按s=2m确定其温度。
表A.3.13-2 钢柱最高平均温度调整值T4（℃）
注：表中数值可线性内插。
A.3.14 如果框架梁远端支承在另一根梁上，式（A.3.7）、式（A.3.9）中h1αT㎡应为框架梁的支座处因支承梁的支承柱的温度变化产生的膨胀变形，计算时先确定支承梁的柱的膨胀变形，不考虑支承梁的挠曲。
条文说明
验算钢柱的耐火稳定性时，本应按实际情况进行荷载组合以确定柱子的应力水平k。考虑到炉料泄漏的热作用是一种偶然作用，可靠度可适当降低。假定柱受热时，其永久作用的可变作用比例为1：1，则标准作用/设计作用=1/1.3=0.77。为简化计算，直接取常温设计的应力水平的0.8倍。按0.8倍设计作用估计柱子的应力，大致相当于标准组哟用下的应力水平，一般偏于安全。
温度应力计算按弹性方法，只考虑相邻柱子温度不同所引起的轴力。当验算钢柱与相邻钢柱温差过大可能使框架梁端产生塑性铰，温度内力将不再增加，所以限制温度内力不超过梁产生塑性铰时的梁端剪力。最大温度轴力估计中，梁的塑性弯矩按其翼缘与腹板面积之比为1.5计算。当梁与柱刚接时梁的抗剪刚度近似按固定考虑。由于柱截面通常较大，暂未考虑温度弯矩作用，也忽略了三层以上框架梁的约束作用。
温度应力计算按弹性方法，只考虑相邻柱子温度不同所引起的轴力。当验算钢柱与相邻钢柱温差过大可能使框架梁端产生塑性铰，温度内力将不再增加，所以限制温度内力不超过梁产生塑性铰时的梁端剪力。最大温度轴力估计中，梁的塑性弯矩按其翼缘与腹板面积之比为1.5计算。当梁与柱刚接时梁的抗剪刚度近似按固定考虑。由于柱截面通常较大，暂未考虑温度弯矩作用，也忽略了三层以上框架梁的约束作用。
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