一种不锈钢轴心受压构件的抗火计算方法与流程
本发明属于建筑结构的实用抗火计算方法，尤其涉及一种不锈钢轴心受压构件的抗火计算方法。
背景技术：
不锈钢作为一种建筑结构材料，具有造型美观、耐腐蚀性好、易于维护和全生命周期成本低等优点，因此其在建筑结构中具有广阔的适用性。随着不锈钢产量的迅猛增长，品种的日益繁多，加工制作水平的不断革新，且在建筑市场需求的强烈驱动下，采用不锈钢作为建筑结构材料是近年来土木工程的新趋势，应用前景广阔，受到众多建筑师和结构工程师的青睐。但不锈钢材料在高温下强度和刚度将会退化，火灾下不锈钢结构将会因为高温而破坏，甚至发生结构倒塌。
现有的不锈钢结构抗火分析方法主要基于有限元分析方法。此方法首先利用传热分析，模拟不锈钢构件在火灾下的温度场分布，再根据不锈钢构件实际所受荷载，计算出该不锈钢构件发生破坏时的临界温度，该方法的缺点是：需要运用专门的有限元软件进行计算，计算过程繁琐且计算速度较慢，对计算人员的技术水平要求较高。
技术实现要素：
发明目的：本发明所要解决的问题是针对现有技术的不足，提供一种不锈钢轴心受压构件高温极限承载力和临界温度的计算方法。
技术方案：本发明公开了一种不锈钢轴心受压构件的抗火计算方法，包括以下步骤：1)计算高温下不锈钢轴心受压构件的极限承载力：11)确定不锈钢轴心受压构件的几何尺寸，材料性质和材料的高温折减系数；12)基于所述步骤11)的数据，计算构件的长细比λ＝L/i和高温下正则化长细比13)基于所述步骤12)计算的高温下正则化长细比，计算系数14)基于所述步骤13)的计算结果，计算高温下不锈钢轴心受压稳定系数15)基于所述步骤14)的计算结果，计算高温下不锈钢轴心受压构件的极限承载力Nu＝χfi,θAk0.2p,θfy/γM,fi，2)计算火灾下不锈钢轴心受压构件的临界温度：21)确定不锈钢轴心受压构件实际轴力N；
22)基于所述步骤11)中几何尺寸的数据，以及步骤21)中实际轴力的数据，按《不锈钢结构技术规范》计算不锈钢构件的轴心受压稳定系数23)基于所述步骤22)的结果，计算不锈钢构件实际的荷载比24)基于所述步骤23)的结果，不锈钢构件发生破坏时的临界温度按下式计算：上述步骤中，A为几何尺寸中的截面面积；L为几何尺寸中的长度，i为几何尺寸中的回转半径，E为材料性质中的弹性模量，fy为材料性质中的屈服强度，kE,θ为高温折减系数中的弹性模量折减系数，k0.2p,θ为高温折减系数中的屈服强度折减系数，γM,fi为抗力分项系数，χfi,θ为高温不锈钢轴心稳定系数。
本发明的优点是：本发明通过已知长细比和已知温度的不锈钢轴心受压构件，计算出其在该温度下的极限承载力；从而计算出轴心受压构件在火灾下发生破坏的临界温度，与现有的有限元分析方法相比，过程简单，便于计算。
附图说明：
图1为高温下不锈钢轴心受压构件极限承载力计算流程。
图2为火灾下不锈钢轴心受压构件临界温度计算流程。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的技术方案做具体说明。
实施例1
该实施例详细介绍了高温下不锈钢轴心受压构件极限承载力的计算方法。
如图1所示，首先计算不锈钢构件几何尺寸(包括截面积A，计算长度L和回转半径i)和不锈钢材料高温折减系数kE,θ和k0.2p,θ，国产奥氏体不锈钢S30408的高温折减系数可根据表1查得。
表1奥氏体不锈钢S30408高温折减系数
然后，根据式(1)和式(2)分别计算不锈钢构件的长细比λ和高温下正则化长细比
λ＝L/i (1)
式中fy为不锈钢屈服强度，E为不锈钢初始弹性模量，θ为温度。这些参数均为已知量。
根据式(3)和式(4)计算高温下不锈钢轴心受压构件稳定系数χfi,θ。
最后，根据式(5)可计算得到温度为θ时不锈钢轴心受压构件的极限承载力Nu。
Nu＝χfi,θAk0.2p,θfy/γM,fi (5)
式中，γM,fi为抗力分项系数。
实施例2
该实施例详细介绍了火灾下不锈钢轴心受压构件的临界温度计算方法。
如图2所示，首先还是计算不锈钢构件几何尺寸(包括截面积A，计算长度L和回转半径i)和该构件实际所受轴力N。
然后，按照《不锈钢结构技术规范》计算常温下该构件的轴心受压稳定系数
其次，根据式(6)计算该构件所受荷载对应的荷载比。
式中，fy为不锈钢材料屈服强度。
最后，根据式(7)计算构件在该荷载比下的临界温度。
式中，k0.2p,T为临界温度Tc时，不锈钢材料的高温屈服强度折减系数；χfi,T为临界温度Tc时，该构件的轴心受压稳定系数。
由于式(7)为超越方程，求解计算过程非常繁琐，本发明采取数值计算方法，将计算结果制为表格，如表2所示，以方便计算和计算。
表2不锈钢轴心受压构件临界温度Tc(℃)
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