關(guān)于高溫下鋼材的性能參數(shù)匯總

..一、鋼材的物理特性熱傳導(dǎo)系數(shù)是指在單位溫度梯度條件下，單位面積上在單位時(shí)間所傳遞的熱量，其單位為W/(mK),W/(m℃)。鋼材的熱傳導(dǎo)系數(shù)很大，是導(dǎo)熱性能非常好的材料，因此當(dāng)鋼板的厚度不是很大時(shí)，該方向上的溫度梯度接近于零，可按截面溫度均勻分布考慮。鋼材的熱傳導(dǎo)系數(shù)隨溫度的升高而遞減，但當(dāng)溫度到達(dá)一定程度時(shí)(通常為750℃歐洲EU3推薦歐洲EU3準(zhǔn)確英國(guó)BS5950Part8推薦英國(guó)BS5950Part8準(zhǔn)確"建筑鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)"(CECS200：2006)鋼材的比熱比熱是指單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度升高或降低1℃時(shí)所吸收或釋放的熱量，其單位為J/(kg℃)或J/(kgK)。鋼材的比熱較小，并且隨溫度而變化。在溫度725℃ECCS和英國(guó)BS5950Part8推薦ECCS和英國(guó)BS5950Part8準(zhǔn)確歐洲EU3推薦歐洲EU3準(zhǔn)確"建筑鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)"熱膨脹系數(shù)當(dāng)溫度變化時(shí)，構(gòu)造鋼要產(chǎn)生溫度變形。對(duì)于靜定構(gòu)造而言，假設(shè)不考慮溫度梯度的影響，鋼構(gòu)件溫度變形不會(huì)產(chǎn)生附加力;對(duì)于超靜定構(gòu)造而言，由于溫度變形受到抑制，就會(huì)產(chǎn)生附加力，在進(jìn)展構(gòu)造分析時(shí)，必須考慮這種影響。ECCS和英國(guó)BS5950Part8推薦歐洲EU3推薦歐洲EU3準(zhǔn)確澳大利亞AS4100"建筑鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)"(CECS200：2006)二、鋼材的力學(xué)性能國(guó)外學(xué)者在曾對(duì)構(gòu)造鋼材高溫下的力學(xué)性能進(jìn)展了較為系統(tǒng)的試驗(yàn)研究。B.R.Kirby曾對(duì)在一定加溫速率下承受不同荷載的試件進(jìn)展高溫試驗(yàn)并得到一系列試件應(yīng)變隨溫度的變化曲線，基于這些試驗(yàn)結(jié)果，就可以得到高溫下鋼材的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。同一時(shí)期，在德國(guó)曾對(duì)17根簡(jiǎn)支梁進(jìn)展了溫度-變形試驗(yàn)，由此可推斷出材料的屈服點(diǎn)變化，試驗(yàn)同樣采用恒溫加載或恒載加溫兩種模式進(jìn)展。以試驗(yàn)結(jié)果為依據(jù)，許多國(guó)家和地區(qū)的試驗(yàn)抗火設(shè)計(jì)規(guī)〔或規(guī)定〕中都規(guī)定了自己的高溫材性模型，如ECCS模型,英國(guó)規(guī)BSI模型,歐洲標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)CEN模型,澳大利亞AS4100模型等。由于材性試驗(yàn)過程中考慮的因素及控制參數(shù)不盡一樣，表現(xiàn)為不同的材性模型其高溫屈服應(yīng)力及高溫彈性模量都不一樣，有的甚至差異很大。采用不同的材性模型進(jìn)展構(gòu)造抗火分析，分析結(jié)果也有很大差異。屈服強(qiáng)度由于高溫下鋼的應(yīng)力－應(yīng)變關(guān)系曲線沒有明顯的屈服極限和屈服平臺(tái)，高溫下鋼的屈服強(qiáng)度如何確定，現(xiàn)在國(guó)際上也無(wú)一致的認(rèn)識(shí)。ECCS采用應(yīng)變?yōu)?.5%時(shí)的應(yīng)力為屈服應(yīng)力，而英國(guó)規(guī)那么分別給出了應(yīng)變?yōu)?.5%、1.5%、2.0%時(shí)的應(yīng)力，根據(jù)保護(hù)層對(duì)構(gòu)造變形的要求分別采用。EUROCODE3是以應(yīng)變?yōu)?.0%時(shí)的應(yīng)力作為屈服應(yīng)力。ECCS給出的高溫下構(gòu)造鋼的屈服強(qiáng)度公式為：澳大利亞規(guī)AS4100采用如下分段公式：陸洲導(dǎo)在試驗(yàn)根底上得到的高溫下鋼筋的強(qiáng)度擬合公式為：清華大學(xué)的呂彤光在試驗(yàn)的根底上得到恒溫加載路徑下Ⅰ～Ⅴ級(jí)鋼屈服強(qiáng)度的擬和公式為：同濟(jì)大學(xué)的唐巍在試驗(yàn)的根底上得到的高溫下Q235鋼屈服強(qiáng)度的擬和公式為：建筑鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)(CECS200：2006)中，高溫下普通鋼材的屈服強(qiáng)度可按下式計(jì)算:其中—溫度為Ts時(shí)鋼材的屈服強(qiáng)度〔Mpa〕；—常溫下鋼材的屈服強(qiáng)度〔Mpa〕，可按下式確定f—常溫下鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值〔Mpa〕；—鋼材抗力分項(xiàng)系數(shù)，近似取—高溫下鋼材強(qiáng)度折減系數(shù)。彈性模量ECCS建議采用的方案為式中：E——常溫下的彈性模量，——溫度為時(shí)的初始彈性模量，澳大利亞規(guī)AS4100采用的方案為：陸洲導(dǎo)由試驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出的鋼筋在高溫下的彈性模量計(jì)算公式為：呂彤光通過對(duì)高溫下鋼筋的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出的初始彈性模量公式為：同濟(jì)大學(xué)的唐巍在試驗(yàn)的根底上得到的高溫下Q235鋼彈性模量的擬合公式為：建筑鋼構(gòu)造防火技術(shù)規(guī)(CECS200：2