DB11∕T 1727-2020 火灾后钢结构损伤评估技术规程.pdf
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1、1 UG 北京市地方标准 编编 号:号:DB11/T 17272020 火灾后钢结构损伤评估技术规程 Technical specification for steel structure damage assessment after fire 20200330 发布发布 20200701 实施实施 北京市住房和城乡建设委员会北京市住房和城乡建设委员会 北京市市场监督管理局北京市市场监督管理局 DB 联合发布联合发布 2 北京市地方标准北京市地方标准 火灾后钢结构损伤评估技术规程 Technical specification for steel structure damage asses
2、sment after fire 编编 号:号:DB11/T 1727- 2020 主编部门:北京市建筑工程研究院有限责任公司 批准部门:北京市市场监督管理局 施行日期:2020 年 07 月 01 日 2020 北京 3 前前 言言 根据原北京市质量技术监督局 关于印发 2014 年北京市地方标准制修订项目计划的通知(京质监标发201436 号文件)要求,标准编制组经过深入调查研究,认真总结实践经验,参考国内相关标准,在广泛征求意见的基础上,制定本规程。 本规程共分 7 章,主要内容为:1 总则、2 术语、3 基本规定、4 调查和检测、5 结构分析与构件校核、6 构件及连接安全性鉴定评级、7
3、 结构安全性鉴定评级。 本规程由北京市住房和城乡建设委员会和北京市市场监督管理局共同管理,由北京市建筑工程研究院有限责任公司负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见和建议,请寄送北京市建筑工程研究院有限责任公司(通信地址: 北京市海淀区复兴路 34 号; 邮政编码: 100039; 电话: (010) 88223774;电子邮箱:)。 主编单位:北京市建筑工程研究院有限责任公司、清华大学 参编单位:北京建工集团有限责任公司、北京京诚华宇建筑设计研究院有限公司、中国五洲工程设计集团有限公司、北京工业大学、北京建筑大学、中国移动通信集团设计院有限公司 主要起草人员:左勇志、施刚、刘育民、冯跃、姜
4、学宜、鲁巧稚、马月坤、马德云、刘亚坤、南锟、闫续、杨璐、祝磊、丁大益、郭俊平、王宏欢、孙迪、陈鸣飞、邹林亥、李真真、郝梦瑶、刘云龙、张密、李博天 主要审查人员:杨嗣信、李国胜、高小旺、田春雨、王喆、孙海林、甄4 伟、吴文超、赵克伟 5 目目 次次 1 总 则 . 7 2 术 语 . 8 3 基本规定 . 9 4 调查和检测 . 11 4.1 一般规定 . 11 4.2 火灾作用调查 . 11 4.3 结构现状检测 . 12 5 结构分析与构件校核 . 13 6 构件及连接安全性鉴定评级 . 14 6.1 一般规定 . 14 6.2 构件及连接的鉴定评级. 15 7 结构安全性鉴定评级 . 19
5、 7.1 一般规定 . 19 7.2 结构安全性的鉴定评级. 19 附录 A 钢结构的耐火极限. 20 附录 B 标准升温曲线及温度- 时间对应关系 . 21 附录 C 常见材料燃点、变态温度 . 23 附录 D 高温过火后结构钢的屈服强度折减系数 . 25 本规程用词说明 . 26 引用标准名录 . 27 条文说明 . 28 6 Contents 1 General Provisions . 7 2 Terms . 8 3 Basic Requirements . 9 4 Investigation and Testing . 11 4.1 General Requirements . 11
6、 4.2 Investigation of Fire Effect . 11 4.3 Actuality testing of Structure . 12 5 Structure Analysis and Components Checking . 13 6 Rating for Components and Connecting Safety Appraisal . 14 6.1 General Requirements . 14 6.2 Rating for Components and Connecting Appraisal . 15 7 Rating for Structure S
7、afety Appraisal. 19 7.1 General Requirements . 19 7.2 Rating for Structure Appraisal . 19 Appendix A Fire Resistance Rating of Steel Structure . 20 Appendix B Standard Heating Curve and Correspondence of Temperature-Time . 21 Appendix C Ignition Points and Transformation Temperature of Common Materi
8、als . 23 Appendix D Reduction Factor of Yield Strength for structural steel after fire . 25 Explanation of Wording in This specification . 26 List of Quoted Standards . 27 Explaination of Provisions . 28 7 1 总 则 1.0.1 为规范火灾后钢结构的损伤评估、 检测鉴定工作, 给火灾后钢结构的处理决策提供技术依据,做到技术先进、科学合理、安全适用、确保质量,制定本规程。 1.0.2 本规程适
9、用于北京市行政区域内工业与民用建筑中钢结构火灾后的损伤评估与安全性鉴定。 1.0.3 对火灾后钢结构进行损伤评估、安全性鉴定,除应执行本规程外,尚应符合国家、行业和北京市现行有关标准的规定。 8 2 术 语 2.0.1 火灾后钢结构损伤评估 steel structural assessment after fire 为评估火灾后钢结构可靠性而进行的损伤评估、检测鉴定工作。 2.0.2 火场残留物 debris in fire 火灾后现场残存的物品。 2.0.3 火灾荷载密度 fire load density 单位面积上可燃物的燃烧热值。 2.0.4 火灾温度作用过程 temperature
10、-time process 火灾场所从开始燃烧、发展、猛烈燃烧、减弱到熄灭全过程温度与时间关系的历程。 2.0.5 重要构件 primary member 指自身失效将影响或危及承重结构整体或局部安全工作或直接影响结构整体正常使用的构件。 2.0.6 次要构件 secondary member 其自身失效为孤立事件,不会导致其他构件失效,并不直接影响结构整体正常使用的构件。 9 3 基本规定 3.0.1 钢结构发生火灾后应及时对结构进行安全性检测鉴定。 对有垮塌危险的结构或构件,应首先采取防止结构倒塌和人员防护措施。 3.0.2 钢结构火灾后的鉴定程序, 可根据结构鉴定的需要分为初步鉴定和详细
11、鉴定两阶段进行。鉴定程序应符合图 3.0.2 的规定。 图图 3.0.2 火灾后钢结构鉴定程序框图火灾后钢结构鉴定程序框图 3.0.3 初步鉴定应包括下列内容: 1 现场初步调查,制定检测方案; 2 火灾温度作用过程调查; 3 查阅分析文件资料; 10 4 结构观察检测、构件初步鉴定评级; 5 编制初步鉴定报告或编制详细检测鉴定方案。 3.0.4 按本规程第六章内容初步鉴定损伤等级评为b级、级的结构构件,应进行详细鉴定。当火灾作用时间超过附录 A 中构件耐火极限时,应进行详细鉴定。 3.0.5 详细鉴定应包括下列内容: 1 火灾温度作用过程详细调查与检测分析; 2 结构构件专项检测; 3 结构
12、分析与构件校核; 4 构件与结构详细鉴定评级; 5 编制详细检测鉴定报告。 3.0.6 鉴定报告应包括下列内容: 1 建筑、钢结构和火灾概况; 2 鉴定的目的、内容、范围和依据; 3 调查、检测、分析的结果; 4 钢结构构件及节点烧灼损伤后的评定等级; 5 钢结构安全性鉴定评定等级; 6 结论与建议。 11 4 调查和检测 4.1 一般规定一般规定 4.1.1 火灾后钢结构鉴定调查和检测应包括下列内容: 1 火灾影响区域调查与确定; 2 火场温度过程及温度分布推定; 3 火灾中钢结构构件内部温度的推定; 4 钢结构外观损伤全数检查; 5 钢结构现状检测。 4.1.2 火灾后钢结构鉴定调查和检测
13、的对象应为整栋钢结构,或者是结构体系相对独立的部分结构;对于局部小范围火灾,经初步调查确认受损范围仅发生在有限区域时,调查和检测对象也可仅包括火灾影响区域范围内的结构或构件。 4.2 火灾作用调查 4.2.1 火灾对钢结构的作用温度、 持续时间及分布范围应根据火灾调查、 结构表观状况、火场残留物状况及可燃物特性、通风条件、灭火过程综合分析推断,对于重要烧损结构应有钢结构材料微观分析结果参与推断。 4.2.2 火场温度过程可根据火荷载密度、 可燃物特性、 受火构件的热传导特性、通风条件及灭火过程进行分析推断;也可采用模拟燃烧试验的方法确定。 4.2.3 钢构件表面曾经达到的温度及作用范围可根据标
14、准升温曲线、 火场残留物、金相分析、材料残余强度、钢材表面氧化程度和硬度变化、金属表面热12 变色及构件受损特征进行分析推断。当采用标准升温曲线进行推断时,可参考附录 B;当采用火场残留物特征进行推断时,可参考附录 C。 4.2.4 火灾后钢结构构件内部截面曾经达到的温度可根据火场温度过程、 构件受火状况及构件材料特性按热传导规律进行分析推断。 4.3 结构现状检测 4.3.1 结构现状检测应包括下列内容: 1 结构烧灼损伤状况检查; 2 温度作用损伤或损坏检查; 3 结构材料性能检测。 4.3.2 对直接暴露于火焰或高温烟气的钢结构构件和连接, 应全数检查烧灼损伤部位。对于一般构件和连接,可
15、采用外观目测或仪器等进行检测;对于重要构件和连接,除一般性检测外,并应对材料微观结构进行检测。 4.3.3 火灾后钢结构材料的性能可能发生明显改变时, 应通过抽样检验或模拟试验确定材料性能指标;对于烧灼程度特征明显,材料性能对钢结构性能影响敏感程度较低,且火灾前材料性能明确,可根据温度场推定结构材料的性能指标,并宜通过取样检验修正。火灾后钢结构材料屈服强度折减情况可参考附录 D。 13 5 结构分析与构件校核结构分析与构件校核 5.0.1 火灾后钢结构分析应包括下列内容: 1 火灾过程中的结构分析,应针对不同的结构或构件(包括节点连接),根据火灾过程中的最不利温度条件和结构实际作用荷载组合,进
16、行结构分析与构件校核; 2 火灾后的结构分析,应根据火灾后钢结构残余状态的材料力学性能、连接状态、结构几何形状变化、构件的变形和损伤及火灾作用后的残余应力进行结构分析与构件校核。 5.0.2 结构分析可根据结构受力特点和解决工程问题的需要在满足安全的条件下,进行合理的简化。当局部火灾未造成整体结构明显变位、损伤时,可局部分析;当支座没有明显变位时,连续结构(板、梁、框架等)可不考虑支座变位的影响。 5.0.3 火灾后钢结构构件的抗力, 在考虑火灾作用对结构材料性能、 结构受力性能的不利影响后,应按照现行国家标准钢结构设计标准GB 50017 的规定进行验算分析;对于烧灼严重、变形明显等损伤严重
17、的结构构件,应采用更精确的计算模型进行分析;对于重要的结构构件,宜通过试验、检验进行验证。 14 6 构件及连接安全性鉴定评级构件及连接安全性鉴定评级 6.1 一般规定 6.1.1 火灾后钢结构构件的鉴定评级可分为初步鉴定评级和详细鉴定评级。 6.1.2 火灾后钢结构构件的初步鉴定评级, 应根据构件烧灼损伤、 变形程度评为下列等级: 1 a级- 轻微或未直接遭受烧灼作用,钢结构材料及钢结构性能未受或仅受轻微影响,可不采取措施; 2 b级- 轻度烧灼,未对钢结构材料及钢结构性能产生明显影响,尚不影响结构安全,应采取局部处理和外观修复措施; 3 级- 中度烧灼尚未破坏,显著影响钢结构材料或钢结构性
18、能,明显变形,对结构安全或正常使用产生不利影响,应采取加固或局部更换措施; 4 级- 破坏,火灾中或火灾后钢结构倒塌或钢构件塌落;钢结构严重烧灼损坏、变形损坏,结构承载力丧失或大部丧失,危及结构安全,必须或必须立即采取安全支护,彻底加固或拆除更换措施。 6.1.3 火灾后钢结构构件的详细鉴定评级, 应根据检测鉴定分析结果, 评为下列等级: 1 b 级,安全性略低于现行国家标准民用建筑可靠性鉴定标准GB 50292或工业建筑可靠性鉴定标准GB 50144 对 a 级的规定,尚不显著影响承载能力,尚可正常使用,宜采取适当处理措施; 2 c 级,安全性不符合现行国家标准民用建筑可靠性鉴定标准GB 5
19、0292或工业建筑可靠性鉴定标准GB 50144 对 a 级的规定,在目标使用年限内15 显著影响承载能力和正常使用,应采取处理措施; 3 d 级,安全性不符合现行国家标准民用建筑可靠性鉴定标准GB 50292或工业建筑可靠性鉴定标准GB 50144 对 a 级的规定,已严重影响承载能力,必须及时或立即采取措施。 6.2 构件及连接的鉴定评级 6.2.1 火灾后钢结构构件的初步鉴定评级, 应根据构件防火保护层受损、 残余变形与撕裂、局部屈曲与扭曲、构件整体变形四个子项进行评定,并取按各子项所评定的损伤等级中的最低等级作为构件损伤等级,具体应按下列要求进行: 1 火灾后钢构件的防火保护层受损、残
20、余变形与撕裂、局部屈曲与扭曲三个子项,可按表 6.2.1- 1 的规定评定损伤等级; 2 火灾后钢构件的整体变形子项,可按表 6.2.1- 2 的规定评定损伤等级; 3 火灾后的格构式钢构件,应按本规程第 6.2.2 条对缀板、缀条与格构分肢之间的焊缝连接、螺栓连接进行评级; 4 当火灾后钢结构构件严重破坏,难于加固修复,需要拆除或更换时该构件初步鉴定应评为级。 16 表 6.2.1- 1 火灾后钢构件基于防火保护层受损、残余变形与撕裂、局部屈曲或扭曲的初步鉴定评级标准 等级评级要素 各级损伤等级状态特征 a b 1 涂装与防火保护层 基本无损; 防火保护层有细微裂纹, 但无脱落 防腐涂装完好
21、; 防火涂装或防火保护层开裂但无脱落 防腐涂装碳化;防火涂装或防火保护层局部范围脱落 2 残余变形与撕裂 无 局部轻度残余变形, 对承载力无明显影响 局部残余变形,对承载力有一定的影响 3 局部翘曲与扭曲 无 轻度局部屈曲或扭曲, 对承载力无明显影响 主要受力截面有局部屈曲或扭曲,对承载力无明显影响;非主要受力截面有明显局部屈曲或扭曲 注:有防火保护层的钢构件按 1、2、3 项进行评定,无防火保护层的钢构件按 2、3 项进行评定。 6.2.1- 2 火灾后钢构件基于整体变形的初步鉴定评级标准 等级评定要素 构件类别 各级变形损伤等级状态特征 a级或b级 级 挠度 屋架(桁架、托架) l0/40
22、0 l0/200 空间网格结构 l0/250 l0/150 主梁、托梁 l0/400 l0/200 吊车梁 电动 l0/800 l0/400 手动 l0/500 l0/250 次梁 l0/250 l0/125 檩条 l0/200 l0/150 弯曲矢高 柱 l0/1000 l0/500 受压支撑 l0/1000 l0/500 柱顶侧移 多高层框架的层间水平位移 h/400 h/200 单层厂房中柱倾斜 H/1000 H/500 注:1 表中 l0为构件的计算跨度,h 为框架层高,H 为柱总高。 2 评定结果取a级或b级,可根据实际情况由鉴定人员确定。 6.2.2 火灾后钢结构连接的初步鉴定评级
23、,应根据防火保护层受损、连接板残余变形与撕裂、焊缝撕裂与螺栓滑移及变形断裂三个子项,按表 6.2.2 的规定进行评定,并取按各子项所评定的损伤等级中的最低等级作为构件损伤等级。当火灾后钢结构连接大面积损坏、焊缝严重变形或撕裂、螺栓烧毁或断17 裂脱落,需要拆除或更换时,该构件连接初步鉴定应评为级。 表 6.2.2 火灾后钢结构连接的初步鉴定评级标准 等级评定要素 各级损伤等级状态特征 a b 1 涂装与防火保护层有细微裂纹且无脱落 基本无损; 防火保护层有细微裂纹且无脱落 防腐涂装完好; 防火涂装或防火保护层开裂但无脱落 防腐涂装碳化;防火涂装或防火保护层局部范围脱落 2 连接板残余变形与撕裂
24、 无 轻度残余变形, 对承载力无明显影响 主要受力节点板有一定的变形,或节点加劲肋有较明显的变形 3 焊接撕裂与螺栓滑移及变形断裂 无 个别连接螺栓松动 螺栓松动,有滑移;受拉区连接板之间脱开;个别焊缝撕裂 6.2.3 火灾后钢结构构件及连接详细鉴定应包括下列内容: 1 受火钢构件的材料特性: 1)屈服强度与极限强度; 2)延伸率; 3)冲击韧性; 4)弹性模量。 2 受火钢构件及节点承载力验算: 1)构件强度; 2)构件整体稳定和局部稳定; 3) 节点连接承载力。 6.2.4 对于无冲击韧性要求的钢构件, 可按承载力评定等级。 对于有冲击韧性要求的钢构件,当构件受火后材料的冲击韧性不满足原设
25、计要求,且冲击韧18 性等级相差一级时,构件承载能力评定应评为 c 级;当其冲击韧性等级相差两级或两级以上时,构件的承载能力评定应评为 d 级。 6.2.5 构件承载力鉴定时,应考虑火灾对材料强度和构件变形的影响,按表6.2.5 评定构件承载能力等级。 表 6.2.5 火灾后钢结构构件(含连接)按承载能力评定等级标准 民用建筑 构件类别 Rf/(r0S) b 级 c 级 d 级 重要构件、连接 0.95 0.90 0.90 次要构件 0.90 0.85 0.85 工业建筑 构件类别 Rf/(r0S) b 级 c 级 d 级 重要构件、连接 0.95 0.88 0.88 次要构件 0.92 0.
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