青岛北站大跨钢结构抗火性能研究

D0I:10.13374h.issn1001-053x.2012.08.020 第34卷第8期 北京科技大学学报 Vol.34 No.8 2012年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2012 青岛北站大跨钢结构抗火性能研究 牟在根)四尧金金” 张相勇) 1)北京科技大学土木与环境工程学院，北京1000832)北京市建筑设计研究院，北京100045 区通信作者，E-mail:zgmu@ces.usth.edu.cn 摘要提出了一种适用于大跨度、大空间建筑的火灾安全分析方法一性能化抗火设计方法.首先通过火灾场景分析及模 拟计算，确定构件的温度，再利用分析软件计算各不同温度下构件的应力，确定需要防火保护的构件。青岛北站主站房建筑结 构体系复杂，超大空间的建筑布局，超出现有建筑防火设计的规定，现行规范方法难以满足抗火安全性与经济性要求.基于性 能化方法对青岛北站主站房的抗火安全性进行了评估，并根据评估结果确定防火保护措施。 关键词钢结构：结构设计：抗火：防火保护：模拟 分类号TU248 Performance-based study on the fire-resistance of a large span steel structure in Qingdao North Station MU Zai-gen),YA0Jini”,ZHANG Xiang-yong》 1)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Beijing Institute of Architectural Design,Beijing 100045,China Corresponding author,E-mail:zgmu@ces.ustb.edu.cn ABSTRACT A performance-based fire-resistant design method was proposed for analyzing the fire safety of a large span and large space building.First,the temperatures of components are determined through fire scene analysis and simulation,then the stresses of components at different temperatures are calculated by software,thus which component needs fire protection can be determined.The main station building in Qingdao North Station is a complicated structure system,a large space layout,and beyond the specifications of fire safety design codes.According to the current standards it is difficult to satisfy the safety and economic requirements.The perform- ance-based method was used to evaluate the fire safety of the main station building in Qingdao North Station,and some fire protection measures were given on the basis of the evaluation results. KEY WORDS steel structures;structural design:fire resistance;fire protection:simulation 近几十年来空间结构得到了快速发展，大跨度 可采用有科学依据的性能化设计方法.钢结构的 空间钢结构多用于多功能体育场馆、会议展览中心、 抗火性能化设计方法，是指根据建筑的实际情况 博物馆、机场和火车站等，是当今大型公共建筑最主 模拟建筑的实际火灾升温，进而分析钢结构在火 要的结构形式之一·但是，钢材不耐火，钢结构建筑 灾下的升温和受力情况，再根据规定的耐火极限 在火灾下容易遭到破坏.因此，有必要建立科学的 要求验算结构的承载力，确定结构是否需要保护 结构抗火设计方法，以避免因结构在火灾中破坏或 和如何保护a 倒塌所造成的人员伤亡，并减少因结构在火灾中的 破坏或倒塌所造成的经济损失-习 1青岛北站工程概况 根据CECS200:2006《建筑钢结构防火技术规 青岛北站设在青岛市李沧区，位于胶济线现有 范》回要求，对于多功能、大跨度和大空间的建筑， 的沧口站西南侧.车站建筑部分分为地上二层和地 收稿日期：2011一1114 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878022)：北京市自然科学基金资助项目(8082017)

第 34 卷 第 8 期 2012 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 8 Aug． 2012 青岛北站大跨钢结构抗火性能研究 牟在根1) ! 尧金金1) 张相勇2) 1) 北京科技大学土木与环境工程学院，北京 100083 2) 北京市建筑设计研究院，北京 100045 !通信作者，E-mail: zgmu@ ces． ustb． edu． cn 摘 要 提出了一种适用于大跨度、大空间建筑的火灾安全分析方法———性能化抗火设计方法． 首先通过火灾场景分析及模 拟计算，确定构件的温度，再利用分析软件计算各不同温度下构件的应力，确定需要防火保护的构件． 青岛北站主站房建筑结 构体系复杂，超大空间的建筑布局，超出现有建筑防火设计的规定，现行规范方法难以满足抗火安全性与经济性要求． 基于性 能化方法对青岛北站主站房的抗火安全性进行了评估，并根据评估结果确定防火保护措施． 关键词 钢结构; 结构设计; 抗火; 防火保护; 模拟 分类号 TU248 Performance-based study on the fire-resistance of a large span steel structure in Qingdao North Station MU Zai-gen1) ! ，YAO Jin-jin1) ，ZHANG Xiang-yong2) 1) School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Beijing Institute of Architectural Design，Beijing 100045，China !Corresponding author，E-mail: zgmu@ ces． ustb． edu． cn ABSTRACT A performance-based fire-resistant design method was proposed for analyzing the fire safety of a large span and large space building． First，the temperatures of components are determined through fire scene analysis and simulation，then the stresses of components at different temperatures are calculated by software，thus which component needs fire protection can be determined． The main station building in Qingdao North Station is a complicated structure system，a large space layout，and beyond the specifications of fire safety design codes． According to the current standards it is difficult to satisfy the safety and economic requirements． The perform￾ance-based method was used to evaluate the fire safety of the main station building in Qingdao North Station，and some fire protection measures were given on the basis of the evaluation results． KEY WORDS steel structures; structural design; fire resistance; fire protection; simulation 收稿日期: 2011--11--14 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 50878022) ; 北京市自然科学基金资助项目( 8082017) 近几十年来空间结构得到了快速发展，大跨度 空间钢结构多用于多功能体育场馆、会议展览中心、 博物馆、机场和火车站等，是当今大型公共建筑最主 要的结构形式之一． 但是，钢材不耐火，钢结构建筑 在火灾下容易遭到破坏． 因此，有必要建立科学的 结构抗火设计方法，以避免因结构在火灾中破坏或 倒塌所造成的人员伤亡，并减少因结构在火灾中的 破坏或倒塌所造成的经济损失［1--2］． 根据 CECS200: 2006《建筑钢结构防火技术规 范》［3］要求，对于多功能、大跨度和大空间的建筑， 可采用有科学依据的性能化设计方法． 钢结构的 抗火性能化设计方法，是指根据建筑的实际情况 模拟建筑的实际火灾升温，进而分析钢结构在火 灾下的升温和受力情况，再根据规定的耐火极限 要求验算结构的承载力，确定结构是否需要保护 和如何保护［4--6］． 1 青岛北站工程概况 青岛北站设在青岛市李沧区，位于胶济线现有 的沧口站西南侧． 车站建筑部分分为地上二层和地 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.08.020

·972 北京科技大学学报 第34卷 下三层，局部设置夹层.其中地面层为站台层，东西 法求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的NS方程 侧设地面站房，地上二层为高架层，地下一层为出站 (黏性流体NavisStokes),重点计算火灾中的烟气和 层和综合换乘通道.剖面图如图1所示 热传递过程D 本文根据青岛北站的建筑平面功能设计，对 可能发生火灾的位置，燃料密度及火灾的危险性 进行定性分析，确定可能的最不利火灾场景和可 能发生的火灾场景.青岛北站大厅主要功能是候 车室和商铺，因此燃料分布也是随候车室中人员 的行李、候车座椅和商店货物而确定.在本工程中 图1站房结构纵剖面图 考虑比较集中的火源为商铺(6MW),另外对屋盖 Fig.I Longitudinal profile of the station building structure 结构威胁较大的火灾场景是可能发生在高架夹层 餐饮区的火灾(8MW)-0.火源场景示意图见 2青岛北站FDS火灾模拟 图2（注：高架夹层、高架层、站台层和出站层地面 2.1火灾场景的设定 标高分别为z=17.10m、z=9.00m、z=±0.00m FDS(fire dynamics simulator))软件采用数值方 和z=-10.50m). 餐饮火灾 商铺火灾 10.500 (a) b 图2危险火灾场景及位置示意图.()危险火灾场景示意图：(b)屋顶钢结构位置图（剖面图）（单位：m) Fig.2 Dangerous fire scene and schematic diagram of the location:(a)scenario schemes of dangerous fires:(b)location of roof steel structure drawing (section)(unit:m) 2.2FDS火灾模拟模型 青岛北站物理模型的建立主要依据青岛北站站 房工程设计，青岛北站主站房及各层平面功能区 FDS模拟物理模型如图3和图4所示. 餐饮火灾8MW 图4青岛北站主站房物理模型透视图 Fig.4 Physical model perspective of the main station building in Qingdao North Station 火灾.火灾场景1中，考虑不利的商业区火灾，按稳 态火灾考虑，得到的烟气温度见图5.从图5中可看 商铺火灾6MW 出火源上方6.5m处烟气的温度大约不超过150℃. 图3高架层及夹层FDS火灾模拟模型 (2)火灾场景29.0m高架层小商铺火灾. Fig.3 FDS fire simulation model of the elevated layer and the sand- 火灾场景2中，考虑不利的商业区火灾，按稳态火灾 wich 考虑，并保守假定钢柱位于火源正中央，钢柱被周围 2.3FDS火灾模拟结果 火焰和烟气完全包围且钢柱周围气体温度为无钢柱 (1)火灾场景1—17.10m高架夹层餐饮区 时羽流中央温度

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 下三层，局部设置夹层． 其中地面层为站台层，东西 侧设地面站房，地上二层为高架层，地下一层为出站 层和综合换乘通道． 剖面图如图 1 所示． 图 1 站房结构纵剖面图 Fig． 1 Longitudinal profile of the station building structure 2 青岛北站 FDS 火灾模拟 2. 1 火灾场景的设定 FDS ( fire dynamics simulator) 软件采用数值方 法求解受火灾浮力驱动的低马赫数流动的 NS 方程 ( 黏性流体 NavisStokes) ，重点计算火灾中的烟气和 热传递过程［7--8］． 本文根据青岛北站的建筑平面功能设计，对 可能发生火灾的位置，燃料密度及火灾的危险性 进行定性分析，确定可能的最不利火灾场景和可 能发生的火灾场景． 青岛北站大厅主要功能是候 车室和商铺，因此燃料分布也是随候车室中人员 的行李、候车座椅和商店货物而确定． 在本工程中 考虑比较集中的火源为商铺( 6 MW) ，另外对屋盖 结构威胁较大的火灾场景是可能发生在高架夹层 餐饮区 的 火 灾( 8 MW) ［9--10］． 火源场景示意图见 图 2( 注: 高架夹层、高架层、站台层和出站层地面 标高分别为 z = 17. 10 m、z = 9. 00 m、z = ± 0. 00 m 和z = － 10. 50 m) ． 图 2 危险火灾场景及位置示意图． ( a) 危险火灾场景示意图; ( b) 屋顶钢结构位置图( 剖面图) ( 单位: m) Fig． 2 Dangerous fire scene and schematic diagram of the location: ( a) scenario schemes of dangerous fires; ( b) location of roof steel structure drawing ( section) ( unit: m) 2. 2 FDS 火灾模拟模型 青岛北站物理模型的建立主要依据青岛北站站 房工程设计，青岛北站主站房及各层平面功能区 FDS 模拟物理模型如图 3 和图 4 所示． 图 3 高架层及夹层 FDS 火灾模拟模型 Fig． 3 FDS fire simulation model of the elevated layer and the sand￾wich 2. 3 FDS 火灾模拟结果 ( 1) 火灾场景 1———17. 10 m 高架夹层餐饮区 图 4 青岛北站主站房物理模型透视图 Fig． 4 Physical model perspective of the main station building in Qingdao North Station 火灾． 火灾场景 1 中，考虑不利的商业区火灾，按稳 态火灾考虑，得到的烟气温度见图 5． 从图 5 中可看 出火源上方 6. 5 m 处烟气的温度大约不超过150 ℃ ． ( 2) 火灾场景 2———9. 0 m 高架层小商铺火灾． 火灾场景 2 中，考虑不利的商业区火灾，按稳态火灾 考虑，并保守假定钢柱位于火源正中央，钢柱被周围 火焰和烟气完全包围且钢柱周围气体温度为无钢柱 时羽流中央温度． ·972·

第8期 牟在根等：青岛北站大跨钢结构抗火性能研究 ·973· 19.5m 600 500 20.5m 21.5m 500 n锅n 400 22.5m 23.5m 300 24.5m 400 25.5m 200 26.5m 15m 28.5m 100 29.5m 30.5m 200 315m 32.5m 100 020040060080010001200 时间/s 0 200400600800100012001400 图5火源中心上方烟气温度随高度变化曲线 时间s Fig.5 Smoke temperature changes with height above the fire center 图6火源上方3m处温度时间曲线图 火源等效直径： Fig.6 Temperature-time curves at 3 m above the fire center 40 4×6000 D= VT×500 =3.91m. 角撑形式，V型撑为轴心受力构件，采用预应力钢结 构形式一由中心杆件和外设的三根拉索组成，构 等效火焰高度： 件的稳定性依靠外设的拉索保证. L=0.23Q2s-1.02D= 火灾下结构反应分析用midas软件进行，模型 (0.23×60002s-1.02×3.91)=3.5m. 中梁单元选用的钢材均为Q345C,弹性模量为1.6× 式中：Q为火源热释放量，kW,这里为商铺火灾故取 10"Nm-2,泊松比0.3，线膨胀系数1.2×10-5，容 6MW;g为单位表面积上传递的热量，kW·m2,g= 重7.698×104Nm-3.对屋盖威胁最大的火灾是高 9.+9。,9为单位时间内热辐射向构件单位表面积上 架餐饮火灾，其地面距离屋脊下端钢最近，为最不利 传递的热量，9为单位时间热对流向构件单位表面 场景.根据上述FDS模拟分析，对餐饮区火灾上方 积上传递的热量，这里火源有效面积为12m?,故q= 的钢结构进行加温，加温160℃（如图8所示），同时 500kWm-2. 对钢结构整个升温过程进行受力分析得到钢构件在 空气与构件间的热传递包括两部分：热辐射和 不同温度下的应力值.选取离火源最近的部分单元 热对流回.假设极端最不利情况，即火源就在柱附 绘制钢构件应力温度曲线图，钢构件应力温度曲线 近，保守考虑钢柱被火焰和烟气完全包围且钢柱周 及餐饮区上方钢结构单元在所有荷载组合下组合应 围气体温度为无钢柱时羽流中央温度，羽流中央温 力比如图9和图10所示. 度最高为火焰等效高度处.结合图6中火灾模拟的 屋脊纵梁 温度在材料完全燃烧之后达到一定值之后趋于稳 横粱 定，故这里取最高温度进行最不利分析，考虑结构在 火灾中最高温度下的变形和受力.如果最高温度下 结构变形和受力满足要求，则认为不需要进行防火 抗风索 承重索 保护.因此在等效火焰高度位置，对钢柱加温 V型撑 拱 500℃. 图7立体拱架三维示意图 3火灾下结构受力分析 Fig.7 Three-dimensional schematic of the stereo arch 3.1屋盖受力分析 青岛北站属于大跨空间结构，由十榀立体拱架 组成，拱架的跨度为94~141m,屋盖结构平面尺寸 为213m×341m.每榀立体拱架包括一榀拱、两根 横梁、六对V型撑、16根交叉索以及两根横梁间的 图8餐饮区加温区域 纵向檩条（图7）.立体拱架之间除檩条、屋面交叉 Fig.8 Heating area at the dining region 撑等联系外，在拱顶还设置了截面为3.8m×5m的 三角形截面屋脊纵梁.在横轨方向，V形撑组成三 从图9可看出：钢结构单元应力随着温度的升

第 8 期 牟在根等: 青岛北站大跨钢结构抗火性能研究 图 5 火源中心上方烟气温度随高度变化曲线 Fig． 5 Smoke temperature changes with height above the fire center 火源等效直径: D = 4Q 槡πq = 4 × 6 000 槡π × 500 = 3. 91 m． 等效火焰高度: Lf = 0. 23Q2 /5 － 1. 02D = ( 0. 23 × 6 0002 /5 － 1. 02 × 3. 91) = 3. 5 m． 式中: Q 为火源热释放量，kW，这里为商铺火灾故取 6 MW; q 为单位表面积上传递的热量，kW·m － 2 ，q = qr + qc，qr为单位时间内热辐射向构件单位表面积上 传递的热量，qc为单位时间热对流向构件单位表面 积上传递的热量，这里火源有效面积为 12 m2 ，故q = 500 kW·m － 2 ． 空气与构件间的热传递包括两部分: 热辐射和 热对流［2］． 假设极端最不利情况，即火源就在柱附 近，保守考虑钢柱被火焰和烟气完全包围且钢柱周 围气体温度为无钢柱时羽流中央温度，羽流中央温 度最高为火焰等效高度处． 结合图 6 中火灾模拟的 温度在材料完全燃烧之后达到一定值之后趋于稳 定，故这里取最高温度进行最不利分析，考虑结构在 火灾中最高温度下的变形和受力． 如果最高温度下 结构变形和受力满足要求，则认为不需要进行防火 保护． 因此在等效火焰高度位置，对 钢 柱 加 温 500 ℃ ． 3 火灾下结构受力分析 3. 1 屋盖受力分析 青岛北站属于大跨空间结构，由十榀立体拱架 组成，拱架的跨度为 94 ～ 141 m，屋盖结构平面尺寸 为 213 m × 341 m． 每榀立体拱架包括一榀拱、两根 横梁、六对Ⅴ型撑、16 根交叉索以及两根横梁间的 纵向檩条( 图 7) ． 立体拱架之间除檩条、屋面交叉 撑等联系外，在拱顶还设置了截面为 3. 8 m × 5 m 的 三角形截面屋脊纵梁． 在横轨方向，Ⅴ形撑组成三 图 6 火源上方 3 m 处温度时间曲线图 Fig． 6 Temperature-time curves at 3 m above the fire center 角撑形式，Ⅴ型撑为轴心受力构件，采用预应力钢结 构形式———由中心杆件和外设的三根拉索组成，构 件的稳定性依靠外设的拉索保证． 火灾下结构反应分析用 midas 软件进行，模型 中梁单元选用的钢材均为 Q345C，弹性模量为1. 6 × 1011 N·m － 2 ，泊松比 0. 3，线膨胀系数 1. 2 × 10 － 5 ，容 重 7. 698 × 104 N·m － 3 ． 对屋盖威胁最大的火灾是高 架餐饮火灾，其地面距离屋脊下端钢最近，为最不利 场景． 根据上述 FDS 模拟分析，对餐饮区火灾上方 的钢结构进行加温，加温 160 ℃ ( 如图 8 所示) ，同时 对钢结构整个升温过程进行受力分析得到钢构件在 不同温度下的应力值． 选取离火源最近的部分单元 绘制钢构件应力温度曲线图，钢构件应力温度曲线 及餐饮区上方钢结构单元在所有荷载组合下组合应 力比如图 9 和图 10 所示． 图 7 立体拱架三维示意图 Fig． 7 Three-dimensional schematic of the stereo arch 图 8 餐饮区加温区域 Fig． 8 Heating area at the dining region 从图 9 可看出: 钢结构单元应力随着温度的升 ·973·

·974 北京科技大学学报 第34卷 200 高由拉应力向压应力发展，且压应力值随着温度 100 的升高而增大；在超过临界温度325℃后，部分单 -100 元应力超过钢结构承载能力，但在低于临界温度 -200 情况下，结构单元受力在承载力范围内.从图10 -300 -400 可看出，对餐饮区钢构件进行最不利升温情况下 -500 的midas分析，得到不同升温工况荷载组合下主站 600 -700 房屋盖钢结构的应力比最大不超过0.95，均小于 0 100200300400500 温度℃ 1,故可认为主站房屋盖无需防火保护便有足够的 图9不同单元应力温度曲线 耐火能力 Fig.9 Stress-emperature curves of different units 3.2V型撑受力分析 1.0 根据上述FDS模拟结果对V型撑加温到 0.9 500℃，得到V型撑在火灾下的应力见表1. 0.8 从表1中可看出钢索在各荷载组合下的应力比 0.7 0.6 小于1，故可认为V型撑不需要进行防火便具有足 5 够的耐火能力 0.3 又根据FDS火灾模拟得到6.5m以上烟气温 度低于临界温度325℃，则该处的屋项钢结构受 到火灾烟气影响较小.再结合上述两个火灾场景 声爸6品导等邵架辛得鲜 下的承载力验算，保守对距离火源所在地面8m 吹rn听=499兰兰示A的的的55答 以上的钢结构构件不进行防火保护，8m以下的 单元号 构件（包括钢索)按1.5h耐火极限要求进行防火 图10高架夹层餐饮区钢构件组合应力比 保护. Fig.10 Combination stress ratio of steel components in the elevated sandwich dining region 表1V型撑最大组合应力下的应力比 Table 1 Stress ratio of under the biggest combination stress 荷载组合 温度/℃ 最大拉应力/MPa 屈服强度/MPa 应力比 1.15(D+P+0.6L+1.0Fire) 500 89.42 1670 <1 1.15(D+P+0.4W.+0.5L+1.0fie) 500 91.62 1670 1 1.15(D+P+0.4W。+0.5L+1.0Fie) 500 89.21 1670 <1 1.15(D+P-0.4W.+0.5L+1.0Fie) 500 87.35 1670 <1 1.15(D+P-0.4W。+0.5L+1.0ie) 500 89.76 1670 r 注：D为恒载标准值效应：L为活载标准值效应：W为风荷载标准值，下角标e和s分别表示东风和南风：e为升温工况下的温度效应：P 为钢索预应力：1.15为结构抗火重要性系数：0.6为活载频遇系数：0.5为活载准永久值系数：0.4为风荷载标准值系数 用，具有很好的理论与实用价值 4结论 (1)青岛北站主站房屋盖钢结构可以不进行防 参考文献 火保护 [Shi LY.Fire protection of steel construction.J Chongqing Jianzhu (2)青岛北站主站房距离火源所在地面8m以 Uni,2002,24(2):15 上的钢结构构件不需要进行防火保护，8m以下的 (施丽彦.钢结构抗火.重庆建筑大学学报，2002,24(2)：15) 构件（包括钢索）按1.5h耐火极限要求进行防火 E Zhang G J,Shi J B.The importance of steel structures'fire pro- tection and protection measures.Ind Constr,2005,35(Suppl): 保护 852 (3)通过对青岛北站站房的性能化抗火分析与 (张广峻，时金碧.钢结构防火的重要性及其防护措施.工业 设计，既保证了结构的安全，又节省了防火涂料的费 建筑，2005,35（增f刊）：852)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 图 9 不同单元应力温度曲线 Fig． 9 Stress-temperature curves of different units 图 10 高架夹层餐饮区钢构件组合应力比 Fig． 10 Combination stress ratio of steel components in the elevated sandwich dining region 高由拉应力向压应力发展，且压应力值随着温度 的升高而增大; 在超过临界温度 325 ℃ 后，部分单 元应力超过钢结构承载能力，但在低于临界温度 情况下，结构单元受力在承载力范围内． 从图 10 可看出，对餐饮区钢构件进行最不利升温情况下 的 midas 分析，得到不同升温工况荷载组合下主站 房屋盖钢结构的应力比最大不超过 0. 95，均小于 1，故可认为主站房屋盖无需防火保护便有足够的 耐火能力． 3. 2 Ⅴ型撑受力分析 根据 上 述 FDS 模 拟 结 果 对 Ⅴ 型 撑 加 温 到 500 ℃，得到Ⅴ型撑在火灾下的应力见表 1． 从表 1 中可看出钢索在各荷载组合下的应力比 小于 1，故可认为Ⅴ型撑不需要进行防火便具有足 够的耐火能力． 又根据 FDS 火灾模拟得到 6. 5 m 以上烟气温 度低于临界温度 325 ℃ ，则该处的屋顶钢结构受 到火灾烟气影响较小． 再结合上述两个火灾场景 下的承载力验算，保守对距离火源所在地面 8 m 以上的钢结构构件不进行防火保护，8 m 以下 的 构件( 包括钢索) 按 1. 5 h 耐火极限要求进行防火 保护． 表 1 Ⅴ型撑最大组合应力下的应力比 Table 1 Stress ratio of under the biggest combination stress 荷载组合 温度/℃ 最大拉应力/MPa 屈服强度/MPa 应力比 1. 15( D + P + 0. 6L + 1. 0 Fire) 500 89. 42 1 670 ＜ 1 1. 15( D + P + 0. 4Ws + 0. 5L + 1. 0 Fire) 500 91. 62 1 670 ＜ 1 1. 15( D + P + 0. 4We + 0. 5L + 1. 0 Fire) 500 89. 21 1 670 ＜ 1 1. 15( D + P － 0. 4Ws + 0. 5L + 1. 0 Fire) 500 87. 35 1 670 ＜ 1 1. 15( D + P － 0. 4We + 0. 5L + 1. 0 Fire) 500 89. 76 1 670 ＜ 1 注: D 为恒载标准值效应; L 为活载标准值效应; W 为风荷载标准值，下角标 e 和 s 分别表示东风和南风; Fire 为升温工况下的温度效应; P 为钢索预应力; 1. 15 为结构抗火重要性系数; 0. 6 为活载频遇系数; 0. 5 为活载准永久值系数; 0. 4 为风荷载标准值系数． 4 结论 ( 1) 青岛北站主站房屋盖钢结构可以不进行防 火保护． ( 2) 青岛北站主站房距离火源所在地面 8 m 以 上的钢结构构件不需要进行防火保护，8 m 以下的 构件( 包括钢索) 按 1. 5 h 耐火极限要求进行防火 保护． ( 3) 通过对青岛北站站房的性能化抗火分析与 设计，既保证了结构的安全，又节省了防火涂料的费 用，具有很好的理论与实用价值． 参 考 文 献 ［1］ Shi LY． Fire protection of steel construction． J Chongqing Jianzhu Univ，2002，24( 2) : 15 ( 施丽彦． 钢结构抗火． 重庆建筑大学学报，2002，24( 2) : 15) ［2］ Zhang G J，Shi J B． The importance of steel structures' fire pro￾tection and protection measures． Ind Constr，2005，35 ( Suppl) : 852 ( 张广峻，时金碧． 钢结构防火的重要性及其防护措施． 工业 建筑，2005，35( 增刊) : 852) ·974·

第8期 牟在根等：青岛北站大跨钢结构抗火性能研究 ·975· B]Tongji University,China Steel Structure Association Fire and Cor- Steel and Steel-oncrete Composite Structure.Beijing:China Archi- rosion Protection Branch,et al.CECS200:2006 Technical Code for tecture and Building Press,2006 Fire Safety of Steel Structure in Buildings.Beijing:China Planning (李国强，韩林海，楼国彪，等.钢结构及钢一混凝土组合结构抗 Pres5,2006 火设计.北京：中国建筑工业出版社，2006) (同济大学，中国钢结构协会防火与防腐分会等.CECS200: D7]Technical Committee on Smoke Management Systems.NFPA92B 2006建筑钢结构防火技术规范.北京：中国计划出版社， Guide for Smoke Management Systems in Malls,Atria and Large 2006) Areas.National Fire Protection Association,2000 Shi YJ,Bai Y,Wang Y Q.Studies on performance-based fire-re- [8]Li Y Q.Peformance-ased Fireprotection Design of Building. sisting design method for large-pace structures.Spat Struct, Beijing:Chemical Industry Press,2005 2005,11(4):16 (李引擎.建筑防火性能化设计.北京：化学工业出版社，2005) (石永久，白音，王元清.大空间结构防火性能化设计方法研 Liu Y J.The Temperature Field Numerical Simulation Basis of the 究.空间结构，2005,11(4)：16) Construction Component under Fire.Beijing:Science Press,2006 [5]Li CQ.The performance-based fire resistant design of steel strue- (刘永军.火灾下建筑构件内温度场数值模拟基础.北京：科学 ture /13th National Structure Engineering Academic Conference. 出版社，2006) Jinggangshan,2004:105 1]Zhong MS.The Kinetics Characteristics Analysis of Fire Process. (李国强.性能化钢结构抗火设计/第十三届全国结构工程学 Beijing:Science Press,2007 术会议.井冈山，2004：105) (钟茂书.火灾过程动力学特性分析.北京：科学出版社， [6]Li G Q,Han L H,Lou G B,et al.The Fire Resistant Design of 2007)

第 8 期 牟在根等: 青岛北站大跨钢结构抗火性能研究 ［3］ Tongji University，China Steel Structure Association Fire and Cor￾rosion Protection Branch，et al． CECS200: 2006 Technical Code for Fire Safety of Steel Structure in Buildings． Beijing: China Planning Press，2006 ( 同济大学，中国钢结构协会防火与防腐分会等． CECS200: 2006 建筑钢结构防火技术规范． 北 京: 中 国 计 划 出 版 社， 2006) ［4］ Shi Y J，Bai Y，Wang Y Q． Studies on performance-based fire-re￾sisting design method for large-space structures． Spat Struct， 2005，11( 4) : 16 ( 石永久，白音，王元清． 大空间结构防火性能化设计方法研 究． 空间结构，2005，11( 4) : 16) ［5］ Li G Q． The performance-based fire resistant design of steel struc￾ture / / 13th National Structure Engineering Academic Conference． Jinggangshan，2004: 105 ( 李国强． 性能化钢结构抗火设计/ /第十三届全国结构工程学 术会议． 井冈山，2004: 105) ［6］ Li G Q，Han L H，Lou G B，et al． The Fire Resistant Design of Steel and Steel-concrete Composite Structure． Beijing: China Archi￾tecture and Building Press，2006 ( 李国强，韩林海，楼国彪，等． 钢结构及钢--混凝土组合结构抗 火设计． 北京: 中国建筑工业出版社，2006) ［7］ Technical Committee on Smoke Management Systems． NFPA92B Guide for Smoke Management Systems in Malls，Atria and Large Areas． National Fire Protection Association，2000 ［8］ Li Y Q． Performance-based Fire-protection Design of Building． Beijing: Chemical Industry Press，2005 ( 李引擎． 建筑防火性能化设计． 北京: 化学工业出版社，2005) ［9］ Liu Y J． The Temperature Field Numerical Simulation Basis of the Construction Component under Fire． Beijing: Science Press，2006 ( 刘永军． 火灾下建筑构件内温度场数值模拟基础． 北京: 科学 出版社，2006) ［10］ Zhong M S． The Kinetics Characteristics Analysis of Fire Process． Beijing: Science Press，2007 ( 钟茂书． 火 灾 过 程 动 力 学 特 性 分 析． 北 京: 科 学 出 版 社， 2007) ·975·