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建筑钢结构防火技术规范

分类: 发布时间:2020-03-20 09:03:58 131次浏览

2.1.1 火灾荷载密度 fire load density 


    单位楼面面积上可燃物的燃烧热值(MJ/㎡)。


2.1.2 标准火灾升温 standard fire temperature —time curve 


    国际标准ISO834 给出的,用于建筑构件标准耐火试验的炉内平均温度与时间的关系曲线。


2.1.3 等效曝火时间 equivalent time of fire exposure 


    在非标准火灾升温条件下,火灾在时间t内对构件或结构的作用效应与标准火灾在时间te内对同一构件或结构(外荷载相同)的作用效应相同,则时间te称为前者的等效曝火时间。


2.1.4 抗火承载能力极限状态 limit state for fire reslstsnce 


    在火灾条件下,构件或结构的承载力与外加作用(包括荷载和温度作用)产生的组合效应相等时的状态。


2.1.5 临界温度 critical temperatrue 


    假设火灾效应沿构件的长度和截面均匀分布,当构件达到抗火承载力极限状态时构件截面上的温度。


2.1.6 荷载比 load level , load ratio 


    火灾下构件承载力与常温下相应的承载力的比值。


2.1.7 钢管混凝土。oncrete - filled steel tube 


    在圆形或矩形钢管内填灌混凝土而形成,且钢管和混凝土在受荷全过程中共同受力的构件。


2.1.8 组合构件 composite component 


    截面上由型钢与混凝土两种材料组合而成的构件。例如,钢管混凝土柱、钢一混凝土组合板和钢-混凝土组合梁等。


2.1.9 屋盖承重构件 load bearing roof component 


    用于承受屋面荷载的主要结构构件。例如,组成屋盖网架、网壳、桁架的构件和屋面梁、支撑等。屋面檩条一般不当作屋盖承重构件,但当檀条同时起屋盖结构系统的支撑作用时,则应当作屋盖承重构件。


2.1.10 自动喷水灭火系统全保护。complete sprinkler system 


    建筑物内除面积小于5㎡的卫生间外,均设有自动喷水灭火系统的保护。


 


条文说明


 


2.1 术语




     本规范对涉及结构抗火设计的一些重要术语作了专门规定。




符号


    A——构件的毛截面面积;


    Af——个翼缘的截面面积;


    Aw——梁腹板的截面面积;


    B——构件单位长度综合传热系数;


    Bn——与梁端部约束情况有关的常数;


    cs——钢材的比热容;


    ci——保护层的比热容;


    di——保护层厚度;


    E——常温下钢材的弹性模量;


    ET——高温下钢材的弹性模量;


    f——常温下钢材的设计强度;


    fy——常温下钢材的屈服强度;


    fyT——高温下钢材的屈服强度;


    fc——常温下混凝土的抗压强度;


    fcT——高温下混凝土的抗压强度;


    F——单位长度构件的受火表面积;


    Fi——单位长度构件保护层的内表面积;


    h——构件的截面高度,楼板厚度;


    hw——梁腹板的高度;


    hd——压型钢板的截面高度;


    I——构件的截面惯性矩;


    kr——火灾下钢管混凝土柱的承载力影响系数;


    l——构件的长度、跨度;


    lo——构件的计算长度;


    Mfi——受火构件按等效作用力分析得到的杆端弯矩;


    Mp——塑性弯矩;


    MTi——受火构件的杆端温度弯矩;


    Mx、My——构件的最大弯矩设计值;


    N——构件的轴力设计值;


    N′ExT、N′EyT——高温下构件的承载力参数;


    Nf——受火构件按等效作用力分析得到的轴力;


    NT——受火构件的轴向温度内力;


    P——保护层的含水百分比;


    q——梁(板)所受的均布荷载或等效均布荷载;


    qr——考虑薄膜效应后楼板的极限承载力;


    Qik——楼面或屋面活荷载的标准值;


    R、R′、R′x、R′y——荷载比;


    Rd——高温下结构或构件的设计承载力;


    S——结构或构件的荷载组合效应;


    Sm——高温下结构或构件的作用组合效应;


    t——受火时间或耐火时间;


    t′——构件温度达到l000C所需的时间;


    td——结构或构件的耐火时间;


    te——等效曝火时间;


    tm——结构或构件的耐火极限;


    tv——延迟时间;


    tw——梁腹板的厚度;


    T0——受火前钢构件的内部温度;


    T1、T2——受火钢构件两侧或上下翼缘的温度;


    Td——结构或构件的临界温度;


    T′g——实际的室内火灾升温;


    Tg(0)——火灾发生前的室内平均空气温度;


    Tg——对应t时刻的室内平均空气温度;


    Ts——钢构件温度;


    Tm——在耐火极限时间内结构或构件的最高温度;


    V——单位长度构件的体积;


    Wp——构件的截面塑性模量;


    Wx、Wy——构件绕x轴和绕y轴的毛截面模量;


    as——钢材的热膨胀系数;


    βm、βt——等效弯矩系数;


    γ0——结构抗火重要性系数;


    γR——钢构件的抗力分项系数,抗火设计中钢材强度调整系数;


    γx、γy——截面塑性发展系数;


    xT——高温下钢材弹性模量折减系数;


    ηT——高温下钢材强度折减系数;


    Vs——钢材的泊松比;


    λ——构件的长细比;


    λi——保护材料的导热系数;


    λs——钢材的导热系数;


    ρi——保护材料的密度;


    ρs——钢材的密度;


    ac——对流传热系数;


    ar——辐射传热系数;


    φ——常温下轴心受压构件的稳定系数;


    φb——常温下钢梁的整体稳定系数;


    φ′bT——高温下钢梁的整体稳定系数;


    △t——时间增量;


    △T——构件或结构的温度变化值。


 




条文说明


 


2.2 符号




    本规范所用的符号系遵照国家标准《 建筑结构设计术语和符号标准》GB/T 50083 的规定,尽量与其他相关标准一致,以适应工程设计人员的习惯。




钢结构防火要求


3.0.1 单、多层建筑和高层建筑中的各类钢构件、组合构件等的耐火极限不应低于表3.0.1 和本章的相关规定。当低于规定的要求时,应采取外包覆不燃烧体或其他防火隔热的措施。


表3.0.1 单、多层和高层建筑构件的耐火极限 


单、多层和高层建筑构件的耐火极限 


    注:对造纸车间,变压器装配车间,大型机械装配车间,卷烟生产车间,印刷车间等及类似的车间,建筑耐火等级较高时,吊车梁体系的耐火极不应低于表中梁的耐火极限要求。


3.0.2 钢结构公共建筑和用于丙类和丙类以上生产、仓储的钢结构建筑中,宜设置自动喷水灭火系统全保护。


3.0.3 当单层丙类厂房中设有自动喷水灭火系统全保护时,各类构件可不再采取防火保护措施。


3.0.4 丁、戊类厂、库房(使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位除外)中的构件,可不采取防火保护措施。


3.0.5 当单、多层一般公共建筑和居住建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时,各类构件的耐火极限可按表3.0.1 的相应规定降低0.5h。 


3.0.6 对单、多层一般公共建筑和甲、乙、丙类厂、库房的屋盖承重构件,当设有自动喷水灭火系统全保护,且屋盖承重构件离地(楼)面的高度不小于6m 时,该屋盖承重构件可不采取其他防火保护措施。


3.0.7 除甲、乙、丙类库房外的厂、库房,建筑中设自动喷水灭火系统全保护时,其柱、梁的耐火极限可按表3.0.1 的相应的规定降低0.5h。


3.0.8 当空心承重钢构件中灌注防冻、防腐并能循环的溶液,且建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时,其承重结构可不再采取其他防火保护措施。


3.0.9 当多、高层建筑中设有自动喷水灭火系统全保护(包括封闭楼梯间、防烟楼梯间),且高层建筑的防烟楼梯间及其前室设有正压送风系统时,楼梯间中的钢构件可不采取其他防火保护措施;当多层建筑中的敞开楼梯、敞开楼梯间采用钢结构时,应采取有效的防火保护措施。


3.0.10 对于多功能、大跨度、大空间的建筑,可采用有科学依据的性能化设计方法,模拟实际火灾升温,分析结构的抗火性能,采取合理、有效的防火保护措施,保证结构的抗火安全。


 




条文说明


 


3 钢结构防火要求


3.0.1 本条中单、多层建筑是指《 建筑设计防火规范》 GBJ16 ( 2 001 年修订本)适用的建筑,即下列新建、扩建和改建的工业与民用建筑:


    1 九层及九层以下的住宅(包括底层设置商业服务网点的住宅)和建筑高度不超过24m 的其他民用建筑以及建筑高度超过24m 的单层公共建筑;


    2 单、多层和高层工业建筑。


    本规范不适用于炸药厂〔库)、花炮厂(库)、无窗厂房、地下建筑、炼油厂和石油化工厂的生产区。本条的高层建筑是指《 高层民用建筑设计防火规范》GB 50045 ( 2001 年版)适用的建筑,即下列新建、扩建和改建的高层建筑及其裙房:


    1 十层和十层以上的居住建筑(包括首层设置商业服务网点的住宅); 


    2 建筑高度超过24m 的公共建筑。


 表3.0.1 注中所考虑的是,此类车间生产时日产量较高,其材料要求采用抗疲劳,且具有冲击韧性特殊保证的钢材,若吊车梁体系在火灾中损坏,重新订货和加工的周期较长,不利火灾后重建和恢复生产。


 表3.0.1 中建筑物耐火等级系根据国家标准《 建筑设计防火规范》GBJ16 ( 2001 年版)和《 高层民用建筑设计防火规范》GB 50045 ( 2001 年版)的规定。为便于应用,表1~4 归纳了各类建筑物的耐火等级。其中,高层建筑物的分类见表5 ,单、多层厂房、库房的火灾危险性分类见表6 和表7。


表1 民用建筑的耐火等级与层数、长度和面积的关系


民用建筑的耐火等级与层数、长度和面积的关系 


注:1 重要的公共建筑采用一、二级耐火等级。商店、学校、食堂、菜市场如采用一、二级耐火等级的建筑有困难。可采用三维耐火等级的建筑。


    2 建筑物的长度,系指建筑手各分段中线长度的总和,如遇不规则的平面而有各种不同量法时,应采用较大值。


    3 建筑内设有自动灭火设备时,每层最大允许建筑面积可按本表增加1倍;局部设置时,增加的面积可按该局部面积1倍计算。


    4 防火分区间采用防火分隔,当有困难时,可采用防火卷帘和水幕分隔。


表2 高层同用建筑耐火等级


 


高层同用建筑耐火等级 


表3 厂房的耐火等级与层数和楼面面积的关系


厂房的耐火等级与层数和楼面面积的关系 


续表 3


厂房的耐火等级与层数和楼面面积的关系 


    注:1 防火分区间应采用防火墙分隔。一、二级耐火等级的单层厂房(甲类厂房除外)如面积超过本表的规定,且设置防火坡有困难时,可用防火水幕带或防火卷帘加水幕分隔。


        2 一级耐火等级的多层和二级耐火等级的单、多层纺织厂房(麻纱厂除外),其允许楼面面积可按本表规定增加50 % ,但上述厂房的原棉开包、清花车间均应设防火坡分隔。


        3 一、二级耐火等级的单、多层造纸生产联合厂房,其防火分区最大允许占地面积可按本表的规定增加1.5倍。


        4 甲、乙、丙类厂房设有自动灭火设备时,防火分区最大允许占地面积可按本表的规定增加1 倍;丁、戊类厂房装设有自动灭火设备时,其占地面积不限。局部设置时,增加面积可按该局部面积的1倍计算。


        5 一、二级耐火等级的谷物简仓工作塔,且每层人数不超过2 人时,最多允许层数可不受本表限制。


        6 邮政楼的邮件处理中心可按丙类厂房确定。


表4 库房的耐火等级下层数和楼面面积的关系


库房的耐火等级下层数和楼面面积的关系 


续表 4


库房的耐火等级下层数和楼面面积的关系 


    注:1 高层库房、高架仓库和简仓的耐火等级不应低于二级;二级耐火等级的筒仓可采用钢板仓。储存特殊贵重物品的库房,其耐火等级宜为一级。


        2 独立建造的硝酸铵库房、电石库房、聚乙烯库房、尿素库房、配煤库房以及车站、码头、机场内的中转仓库,其建筑面积可按本表的规定增加l 倍,但耐火等级不应低于二级。


        3 装有自动灭火设备的库房,其建筑面积可按本表和注2 的规定增加1 倍。


        4 石油库内桶装油品库房面积可按现行国家标准《 石油库设计规范》 GB 50074 执行。


        5 煤均化库防火分区最大允许建筑面积可为1200O㎡,但耐火等级不应低于二级。


表5 高层同用建筑分类


高层同用建筑分类 


表6 生产的火灾危险性分类


生产的火灾危险性分类 


续表6


生产的火灾危险性分类 


    注:1 在生产过程中,如使用或产生易燃、可燃物质的量较少,不足以构成。炸或火灾危险时,可以按实际情况确定其火灾危险性的类别。


        2 一座厂房内或防火分区内有不同性质的生产时,其分类应按火灾危险性较大的部分确定,但火灾危险性大的部分占本层或本防火区面积的比例小于5%(丁、戊类生产厂房的油漆工段小于10% ),且发生事故时不足以蕊延到其他部位,或采取防火措施能防止火灾葵延时,可按火灾危险性较小的部分确定。


        3 丁、戊类生产厂房的油漆工段,当采用封闭喷漆工艺时,封闭喷漆空间内保持负压,且油漆工段设置可燃气体浓度报普系统或自动抑好系统时。油漆工段占其所在防火分区面积的比例不应超过20%。 


表7 仓库储存手品的火灾危险性


仓库储存手品的火灾危险性 


    注:难燃物品、非燃物品的可燃包装纸重量超过本身重量1/4时,或难燃物品、非燃物品采用易燃可燃泡沫塑料包装时,其火灾危险性应为丙类。


  钢结构构件的防火保护措施主要有包敷不燃材料和喷涂防火涂料两种。包敷不燃材料包括:在钢结构外包敷防火板,砌砖、砌混凝土砌块,包敷柔性毡状材料等方法使其达到相应的耐火极限。对于建筑中梁、柱等主要承重构件,且耐火极限在1.5h 以上的,建议采用包敷不燃材料或采用非膨胀型(即厚型)防火涂料。


3.0.2 自动喷淋不但可以灭火,还可以冷却钢结构,因此有条件时应在钢结构建筑中安装自动喷淋灭火系统。


3.0.3 建筑中设置自动喷水灭火系统后,灭火、控火的成功率相当高,有的国家和地区,近几年来安装的自动喷水灭火系统,灭火成功率达100%。考虑到火灾中自动喷水火火系统的灭火对钢结构件升温有延迟和控制作用,可将其效应等效为对主要构件(梁、柱)耐火极限要求的降低。本规范中当个别房间采用固定气体灭火系统时,该房间中各构件的耐火极限同样可根据相应条文降低。由于甲、乙类厂、库房和丙类库房的火灾危险性大,火灾荷载也大,即使设了自动喷水灭火系统,其承重构件的耐火极限也不能降低。单层丙类厂房考虑到火灾荷载没有丙类库房大,若设了自动喷水灭火系统全保护时,对各承重构件可不再做其他防火保护;单层、多层、高层丁、戊类厂、库房中火灾荷载小,不容易发生火灾,对其各承重构件可不再做其他防火保护。


3.0.4 由于丁、戊类厂房、库房火灾危险性和火灾荷载都很小,发生火灾的可能性也小,因此,钢结构可不采取防火保护措施。使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位,火灾危险性较大,其周围的钢结构如梁、柱等应采取防火保护措施。


3.0.5 本条中的一般公共建筑是指除了重要公共建筑以外的其他公共建筑,如人员密度小于0.5 人/㎡,火灾荷载密度小于184OMJ/㎡的公共建筑。


3.0.6 自动喷水灭火系统保护钢屋架承重构件时,喷头应沿着屋盖承重构件方向布置,且应布置在钢结构的上方,喷头间距宜为2.2m 左右,系统可独立设置,也可与自动灭火系统合用。


3.0.8 美国堪萨斯州银行大厦和匹兹堡钢铁公司大厦中的承重空心钢构件经过独特处理,在其中灌注了防冻、防腐的溶液,以使火灾时通过溶液循环吸热可保证结构的安全。但这种保护钢结构的方法目前应用很少。


3.0.9 此条中,多层建筑的楼梯间应为封闭楼梯间,高层建筑的楼梯间应为防烟楼梯间。为确保疏散楼梯的安全,除建筑中设自动喷水灭火系统外,楼梯间和前室中也要设置自动喷水灭火系统。多层建筑中敞开楼梯和敞开楼梯间的主要承重钢梁、钢柱和踏步板等,在火灾情况下很容易遭受火和热烟气而破坏。建议钢梁、钢柱防火喷涂后,在楼梯下面用耐火材料封砌,将钢梁和钢柱包砌在里面,并采取在踏步板上面铺盖大理石和自动喷水保护楼梯等有效的防火措施。


3.0.10 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。


    对于多功能、大空间钢结构建筑,其火灾特性与标准火灾有较大差异,且这类结构的整体性能对结构抗火更为重要,故建议采用更合理的性能化抗火设计方法。对于其他钢结构建筑,如有条件和充分依据也可采用性能化抗火设计方法。




钢材


4.1.1 在高温下,钢材的有关物理参数应按表4.1.1 采用。


表4.1.1 高温下钢材的物理参数


高温下钢材的物理参数 


4.1.2 在高温下,普通钢材的弹性模量可按下式计算:


普通钢材的弹性模量计算 


式中 TS——温度(OC);


     ET——温度为Ts 时钢材的弹性模量(MPa);


     E——常温下钢材的弹性模量(MPa);


     χT——高温下钢材弹性模量的折减系数,可按表4.1.2采用。


表4.1.2高温下普通钢材的弹性模量折减系数χT


高温下普通钢材的弹性模量折减系数χT 


续表 4.1.2


高温下普通钢材的弹性模量折减系数χT 


4.1.3 在高温下,普通钢材的屈服强度可按下式计算:


普通钢材的屈服强度计算 


 


式中 fyT——温度为Ts时钢材的屈服强度(MPa);


     fy——常温下钢材的屈服强度(MPa);


     f——常温下钢材的强度设计值(MPa);


     γR——钢构件抗力分项系数,取γR =1.1;


     ηT——高温下钢材强度折减系数,可按表4.1.3采用。


表4.1.3 高温下普通钢材的强度折减系数ηT


高温下普通钢材的强度折减系数ηr 


 


4.1.4 当按第4.1.2、4.1.3条确定高温下钢材的特性时,常温下钢材的特性应按现行国家的标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用。


4.1.5 在高温下,耐火钢的弹性模量和屈服强度可分别按式(4.1.2-1)和(4.1.3-1)确定。其中,弹性模量这件系数χT 和屈服强度这件系数ηT可 分别按式(4.1.5-1)和(4.1.5-2)确定。


弹性模量这件系数χT 和屈服强度这件系数ηT计算 






条文说明


 


4.1 钢材


4.1.1 高温下钢材的热膨胀系数、导热系数和比热容等随温度不同会有一定的变化,但为应用方便,本规范取用了这些参数在高温下的平均值。


4.1.2 、4.1.3 普通结构钢的屈服强度和弹性模量随温度升高而降低,且其屈服台阶变得越来越小。在温度超过300 ℃ 以后,已无明显的屈服极限和屈服平台,因此,需要指定一个强度作为钢材的名义屈服强度。通常以一定量的塑性残余应变(称为名义应变)所对应的应力作为钢材的名义屈服强度。常温下一般取0.2%应变作为名义应变,而在高温下,对于名义应变取值尚无一致的标准。ECCS规定,当温度超过400 ℃ 时,以0.5%应变作为名义应变,当温度低于400 ℃ 时,则在0.2 % ( 20℃时)和0.5%应变之间线性插值确定。钢梁、钢柱抗火试验表明,按上述方法确定的名义应变值过于保守。英国BS 5950 Part8 提供了三个名义应变水平的强度,以适应各类构件的不同要求,即2%应变,适用于有防火保护的受弯组合构件;1.5%应变,适用于受弯钢构件;0.5 %应变,适用于除上述两类以外的构件。欧洲规范EC3 、EC4 则取2%应变作为名义应变来确定钢材的名义屈服强度。


    随着研究工作的日益广泛,对钢材的高温性能以及钢结构在火灾下的反应有了更深入、更具体的了解,最新的研究成果已倾向于采用较大的名义应变来确定钢材在高温下的名义屈服强度。同济大学对16Mn钢与以讥且钢进行了较为系统的高温材性试验,量测了0.2%、0.5%、1.0%等三个名义应变水平的高温屈服强度。根据以上试验数据,并参考欧洲和英国等国家的规范,确定了本规范中高温下普通结构钢屈服强度和弹性模量的拟合公式。


4.1.5 耐火钢通过在结构钢中加入铝等合金元素,使钢材在高温时析出碳化钼MO2C。由于此类化合物比铁原子大,能起到阻止或减弱“滑移”的作用,从而提高钢材高温下的强度。耐火钢不同于普通的耐热钢。耐热钢对钢的高温性能,如高温持久强度、蠕变强度等有严格的要求,而耐火钢只要求在规定的耐火时间(一般不超过3h )内能保持较高的强度水平即可。


    耐火钢与普通结构钢在高温下的热膨胀系数、导热系数、比热容等热物理参数差别很小,可直接参照普通结构钢的有关公式计算。


    由于目前各钢铁公司生产的耐火钢的高温材性有较大的差别,本规范中高温下耐火钢的弹性模量和屈服强度公式并不一定适用于所有品种,仅当500~700℃ 时耐火钢的实测弹性模量折减系数与式( 4.1.5-1)计算值的差异不超过 15% ,且实测屈服强度折减系数不低于式(4.1.5-2)计算值的10%时,该种耐火钢才可按第4.1.5 条确定其高温下的弹性模量和屈服强度。




 混凝土


4.2.1 在高温下,普通混凝土的有关物理参数可按下列规定采用:


    1 导热系数 


    硅质骨料混凝土:


导热系数硅质骨料混凝土 


 


 


式中 λc——温度为T时混凝土的导热系数[W/(m·℃)];


     T——混凝土的温度(℃)。


     钙质骨料混凝土:


导热系数钙质骨料混凝土 


    2 比热容


比热容 


    式中 Cc——温度为T时混凝土的比热容[J/(kg·℃)]。


4.2.2 在高温下,普通混凝土的初始弹性模量可按下式计算:


EcT=(0.83-0.0011T)Ec,60℃≤T<700℃(4.2.2)


式中 EcT——温度为T时混凝土的初始弹性模量(MPa);


     Ec——常温下混凝土的初始弹性模量(MPa)。


4.2.3 在高温下,混凝土的抗压强度可按下式计算:


fcT=ηcTfc (4.2.3)


式中 fcT——高温下混凝土的抗压强度;


     fc——常温下混凝土的抗压强度;


     ηcT——高温下混凝土的抗压强度折减系数,可按表4.2.3采用。


表4.2.3 高温下混凝土强度折减系数ηcT


高温下漯凝士强度折减系数ηcT 


 


4.2.4 当按第4.2.2 、4.2.3 条确定高温下混凝土的材料特性时,常温下混凝土的特性应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010的规定采用。


4.2.5 在高温下,其他类型混凝土的特性,应根据有关标准通过高温材性试验确定。






 


条文说明


 


4.2 混凝土 


4.2.1 、4.2.3 参考欧洲规范(EN1994 -1-2 一Design of Compositesteel and Concrete Structures Structural Fire Design )制定。


4.2.2 公式(4.2.2)出自过镇海和时旭东著《钢筋混凝土的高温性能及其计算》(清华大学出版社,2003 年)。




防火涂料


4.3.1 当钢结构采用防火涂料保护时,可采用膨胀型或非膨胀型防火涂料。


4.3.2 钢结构防火涂料的技术性能除应符合现行国家标准《 钢结构防火涂料》 GB 14907 的规定外,尚应符合下列要求:


    1 生产厂应提供非膨胀型防火涂料导热系数( 500 ℃ 时)、比热容、含水率和密度参数,或提供等效导热系数、比热容和密度参数。非膨胀型防火涂料的等效导热系数可按附录A 的规定测定。


    2 主要成分为矿物纤维的非膨胀型防火涂料,当采用干式喷涂施工工艺时,应有防止粉尘、纤维飞扬的可靠措施。


 






条文说明


 


4.3 防火涂料


4.3.1 钢结构防火涂料是指施涂于钢结构表面,能形成耐火隔热保护层以提高钢结构耐火性能的一类防火材料,根据高温下钢结构防火涂层遇火变化的情况可分膨胀型和非膨胀型两大类,其分类可依据表8 。


表8 防火的涂料分类


防火的涂料分类 


    注:膨胀型防火涂料又称薄型防火涂料,这种涂料具有较好的装饰性。非膨胀型防火涂料又称厚型防火涂料、隔热型防火涂料。 


    早在20 世纪50 年代欧美、日本等国家就广泛采用防火涂料保护钢结构。80 年代初期国内才开始在一些重要钢结构建筑中采用防火涂料对结构进行保护,但均采用进口防火涂料并由国外代理商进行施工。1985 年以后,国内加强了防火涂料研制工作,四川、北京、上海等地先后研制成功了多种钢结构防火涂料,取代进口,应用于国内很多重要工程中,为国家节省了大量外汇和建设费用。


    国内钢结构防火涂料生产和应用近几年发展较快,据不完全统计,已有生产、施工、科研单位近百家,年销售量过万吨,钢结构防火工程年施工面积超过百万平方米,已成为一类重要消防安全材料。


    为促进钢结构防火涂料产品生产和应用的标准化,国家从1990 年以来先后颁布实施了《 钢结构防火涂料应用技术规范》 CECS24 : 90 和 《 钢结构防火涂料通用技术条件》 GB 14907-1994 ,这两个标准对促进钢结构防火涂料的开发、应用和质量检测监督发挥了显著作用。


    《 钢结构防火涂料》 GB 14907-2002 在《 钢结构防火涂料通用技术条件》 GB 14907-1994 的基础上,对室外涂料及超薄型涂料的试验方法和性能要求作出了专门规定,并对原标准内容做了部分调整修订,使标准得到充实和完善。


    近几年来国内钢结构防火涂料应用中出现了一些新的情况,原来标准已不能全面反映这些情况。为此,在本规范中对该产品要求和使用条件作了一些补充,规定更加明确、具体。


    近几年国外一些厂商生产类似于木结构用饰面型防火涂料,应用于钢结构时涂层厚度只需2~3mm即可使钢构件耐火极限达1~2h 。但从防火机理看仍属于膨胀型防火涂料,只不过达到同样耐火极限需要的涂层较薄而已。为了区分,国内将涂层3及以下,且耐火极限达1.5h 及以上的膨胀型防火涂料,称为超薄型防火涂料(代号为CB )。


    国内已研制出超薄型钢结构防火涂料,但目前还达不到国外先进水平。有的产品如果耐火极限要达到1.5h 则需采取辅助措施(如包裹玻璃布),有的产品则耐水性、抗老化性较差。因此,钢结构如采用超薄型防火涂料进行保护,应特别重视对现场施工涂料的检测。


4.3.2 通常将能适合于建筑物室外或露天工程中长期使用的防火涂料称之为室外用防火涂料,它应满足现行国家标准《 钢结构防火涂料》 GB 14907 中规定的室外钢结构防火涂料的技术条件。需注意,不能将仅适用于室内钢结构防火保护的涂料用于室外。


    防火涂料的导热系数是衡量其隔热性能的一个重要参数,导热系数越小,说明其隔热性能越好。另外,进行钢结构抗火计算时,防火涂料的导热系数、比热容和表观密度是必要参数。由于一般防火涂料的导热系数随温度变化而有一定的变化,本规范明确规定厂家宜提供火灾中最常遇的500 ℃ 时的导热系数值。以前,防火涂料生产厂对其产品的性能参数提供不详尽,影响使用,本规范明确提出了参数要求,以使厂家注意。


    如果厂家无条件直接测量防火涂料的导热系数,可按附录A 提供的方法测量等效导热系数。该系数综合反映了涂层水汽蒸发和导热系数随温度变化等对隔热的影响,故直接采用等效综合导热系数进行钢结构抗火计算更为接近实际。


    本规范将主要成分为矿物纤维,掺加水泥和少量添加剂预先在工厂混合而成的防火材料仍归并入非膨胀型防火涂料中。由于此种涂料采用专用喷涂机械按干法喷涂工艺施工,不同于通常非澎胀型涂料按湿法工艺施工,所以有时也称之为防火喷射纤维材料。早在20世纪50 年代日本就采用喷涂石棉作为船舶防火隔热材料,到了60年代又广泛用作钢结构建筑的耐火被覆材料。矿棉是岩棉和矿渣棉的统称,日本于70年代在高层钢结构建筑中广泛采用干式喷涂施工工艺,用矿棉为原料作为耐火被覆材料。其密度小、施工效率较高,但是干式喷涂时会产生大量粉尘、纤维,不仅对施工人员健康造成损害,也极易造成环境污染。


    英国环保部门经过长期调研证实,矿棉粉尘除会导致眼疾、皮肤病及上呼吸道病症外,长期暴露在有这种粉尘环境下的人群癌症发病率偏高,认为如采用矿棉做隔热防火材料特别要注意空调系统的设计,避免因空气流动造成棉尘散布于室内。


    考虑到矿棉粉尘对人员健康的危害和国际上的发展趋势,本规范对矿棉防火喷涂工艺提出了严格限制。




 防火板


4.4.1 当钢结构采用防火板保护时,可采用低密度防火板、中密度防火板和高密度防火板。


4.4.2 防火板材应符合下列要求:


    1 应为不燃性材料;


    2 受火时不炸裂,不产生穿透裂纹;


    3 生产厂应提供产品的导热系数(500 ℃ 时)或等效导热系数、密度和比热容等参数。防火板的等效导热系数可按附录A 的规定测定。






条文说明


 


4.3 防火板


4.4.1 、4.4.2 根据密度可将防火板分为低密度防火板、中密度防火板和高密度防火板;根据使用厚度可将防火板分为防火薄板和防火厚板二大类,见表9 。常用防火板的主要技术性能参数见表10。


表9 防火板分类及性能特点


防火板分类及性能特点 


表10 常用防火板主要技术性能参数


常用防火板主要技术性能参数 


    防火薄板使用厚度大多在6~15mm之间,密度在800~1800 kg/m³之间,主要用作轻钢龙骨隔墙的面板、吊顶板,以及钢梁、钢柱经非膨胀型防火涂料涂覆后的装饰面板。这类板包括各种短纤维增强的水泥压力板、纤维增强普通硅酸钙防火板以及各种玻璃布增强的无机板(俗称无机玻璃钢、玻镁平板等)。


    防火厚板的特点是密度小、导热系数低、耐高温(使用温度可达1000℃ 以上),其使用厚度可按耐火极限需要确定,大致在10~50mm之间。由于本身具有优良耐火隔热性,可直接用于钢结构防火,提高结构耐火极限。


    防火厚板主要有硅酸钙防火板和膨胀蛭石防火板两种。防火厚板在美、英、日等国钢结构防火工程中已大量应用,例如,日本钢结构防火工程中仅硅酸钙防火板已占防火材料总量10%左右。但在我国这两种板的生产和应用仅处于起步阶段。以前国内使用的硅酸钙防火板均为国外产品。近几年国内山东莱州明发隔热材料有限公司的GF 板,属同一类型的硅酸钙防火板,已正式投产。国内膨胀型蛭石防火板早在20 世纪80 年代就有生产,但由于规格太小,未在钢结构防火工程中应用。近几年,香港奥依特控股公司先后在沈阳、上海等地投资建厂,已生产出大幅面蛭石防火板(2400×1200×1~6mm)。


    防火厚板表面光滑平整、耐火性能优良,用它作防火材料不需再用防火涂料,可以完全干作业,估计将会和防火涂料一样在国内逐步发展起来。




其他防火隔热材料


4.5.1 钢结构也可采用粘土砖、C20 混凝土或金属网抹M5 砂浆等其他隔热材料作为防火保护层。


4.5.2 当采用其他防火隔热材料作为钢结构的防火保护层时,生产厂除应提供强度和耐候性参数外,尚应提供导热系数(500 ℃ 时)或等效导热系数、密度和比热容等参数。其他防火隔热材料的等效导热系数可参照附录A 的规定测定。






条文说明


 


4.5 其他防火隔热材料


4.5.1、4.5.2 除防火涂料和防火板外,其他防火隔热材料可分为两类,一类为密度较大的硬质板块状材料,另一类为密度较小柔性毡状材料。这些防火隔热材料的分类,依据可见表11的规定,其主要技术性能参数可按表12采用。


表11 其他防火隔热材料分类


其他防火隔热材料分类 


表12 其他防火隔热材料主要技术性能参数


其他防火隔热材料主要技术性能参数 


续表 12


其他防火隔热材料主要技术性能参数


 抗火极限状态设计要求


5.1.1 当满足下列条件之一时,应视为钢结构构件达到抗火承载能力极限状态:


    1 轴心受力构件截面屈服。


    2 受弯构件产生足够的塑性铰而形成可变机构。


    3 构件整体丧失稳定。


    4 构件达到不适于继续承载的变形。


5.1.2 当满足下列条件之一时,应视为钢结构整体达到抗火承载能力极限状态:


    1 结构产生足够的塑性铰形成可变机构。


    2 结构整体丧失稳定。


5.1.3 钢结构的抗火设计应满足下列要求之一:


    1 在规定的结构耐火极限时间内,结构或构件的承载力Rd 不应小于各种作用所产生的组合效应Sm,即:


Rd≥Sm             (5.1.3-1)


    2 在各种荷载效应组合下,结构或构件的耐火时间td 不应小于规定的结构或构件的耐火极限tm, 即:


td≥tm              ( 5.1.3-2)


    3 结构或构件的临界温度Td不应低于在耐火极限时间内结构或构件的最高温度Tm ,即:


Td≥Tm            (5.1.3-3)






条文说明


 


5.1 抗火极限状态设计要求


5.1.1 、5.1.2 火灾下结构的功能与正常条件下结构的功能是一致的,均为安全地承受可能的荷载和作用。因此,钢结构抗火承载力极限状态与正常条件下的承载能力极限状态相同,即达到这些极限状态结构就会破坏(或倒塌)而不能继续承载。


5.1.3 火灾下随着结构温度的升高,材料强度下降,结构承载力也下降。当结构承载力Rd降至与各种作用组合效应Sm相等时,结构达到承载能力极限状态。结构从受火到达到承载能力极限状态所需的时间为结构耐火时间;结构达到承载能力极限状态时的温度称为临界温度。本条所列钢结构抗火设计的三个要求是等价的,满足其中一个要求即可保证结构未达抗火承载能力极限状态而能继续安全承载。




 一般规定


5.2.1 在一般情况下,可仅对结构的各种构件进行抗火计算,使其满足构件抗火设计的要求。


5.2.2 当进行结构某一构件的抗火验算时,可仅考虑该构件的受火升温。


5.2.3 有条件时,可对结构整体进行抗火计算,使其满足结构抗火设计的要求。此时,应进行各构件的抗火验算。


5.2.4 进行结构整体抗火验算时,应考虑可能的最不利火灾状况。


5.2.5 对于跨度大于80m 或高度大于100m 的建筑结构和特别重要的建筑结构,宜对结构整体进行抗火验算,按最不利的情况进行抗火设计。


5.2.6 对第5.2.5 条规定以外的结构,当构件的约束较大时,如在荷载效应组合中不考虑温度作用,则其防火保护层设计厚度应按计算厚度增加30%。


5.2.7 连接节点的防火保护层厚度不得小于被连接构件防火保护层厚度的较大值。


 




条文说明


5.2 一般规定


    传统的抗火设计是基于构件标准耐火试验进行的。实际上,将构件从结构中孤立出来,施加一定的荷载,然后按一定的升温曲线加温,并测定构件耐火时间的方法,存在很多问题。首先,构件在结构中的受力很难通过试验模拟,实际构件受力各不相同,试验难以概全,而受力的大小对构件耐火时间的影响较大,其次,构件在结构中的端部约束在试验中难以模拟,而端部约束也是影响构件耐火时间的重要因素;再次,构件受火在结构中会产生温度应力,而这一影响在构件试验中也难以准确反映.正是注意到试验的上述缺陷,结构抗火设计方法已开始从基于试验的传统方法转为基于计算的现代方法。


5.2.1、5.2.2 建筑中火灾发生的位置有很大的随机性,如考虑各种可能的火灾位置进行结构抗火设计,计算工作量会较大。研究表明,进行结构某一构件抗火验算时,可仅考虑该构件受火升温,这样的计算结果一般是偏于保守的。


5.2.3~5.2.5 研究结果和对火灾现场的调查表明,在火灾下整体结构中的构件会产生复杂的相互作用,荷载的分配方式和传递路径也会有所改变,这将大大影响整体结构的抗火性能,所以采用常温下分析得到的构件内力进行抗火验算就不甚合理。因此,本规范规定,对于一些特别重要的或比较特殊的以及有条件的结构要进行整体抗火验算。


5.2.6 当构件受到相邻构件的约束较大时,在火灾时随着温度的升高,构件内部将产生很大的温度内黝力,从而使构件的耐火时间缩短。由于计算结构中构件的温度内力有时比较复杂,故在计算中若不考虑温度内力,可按本条的规定定性地考虑温度内力的影响。


 




室内火灾空气升温


6.1.1 一般工业与民用建筑的室内火灾空气温度可按下式计算:


一般工业与民用建筑的室内火灾空气温度可按下式计算 


式中 Tg(t)——对应于t时的室内平均空气温度(℃);


     Tg(0)——火灾发生前的室内平均空气温度,取20℃;


     t——升温时间(min)。


6.1.2 当能准确确定建筑室内有关参数时,可按附录B 方法计算室内火灾的空气温度。也可按其他轰燃后的火灾模型计算室内火灾的空气温度。


6.1.3 实际的室内火灾升温在任意时刻对结构的影响,可等效为标准火灾升温在等效曝火时刻对结构的影响。本规范以钢构件温度相等为等效原则。当采用附录B 方法计算室内火灾的空气温度时,等效曝火时间te可按下式计算:


等效曝火时间te可按下式计算 


式中 te——等效爆火时间(min);


     η——开口因子(m1/2);


     qT——设计火灾荷载密度(MJ/m2),按附录C计算;


     AW——按门窗尺寸计算的房间面积(㎡);


     h——房间门窗口高度(m);


    AT——包括门窗在内的房间六壁面积之和(㎡)。






条文说明


 


6.1 室内火灾空气升温


6.1.1 本规范采用的标准升温曲线为国家标准《 建筑构件耐火试验方法》 (GB/T 9978-1999 )规定的升温曲线,也是国际标准ISO 834 推荐的升温曲线。


6.1.2 标准升温曲线并不一定与实际火灾的升温曲线相同。一次火灾的全过程通常分为初起阶段、全面发展阶段和衰减熄灭阶段。一般来说,火灾的初起阶段不会对建筑结构造成实质性破坏。火灾经过初起阶段一定时间后,房间顶棚下充满烟气,在一定条件下会导致室内绝大部分可燃物起火燃烧,这种现象称为轰燃。轰燃持续时间很短,随后火灾即进人全面发展阶段。轰燃后的火灾对建筑结构会造成不同程度的损伤。研究表明,轰燃后室内温度时间曲线与可燃物种类、数量、分布、房间通风条件和壁面材料的热物理性能等多个因素有关.以轰燃后房间的平均温度-时间关系作为构件的升温曲线进行抗火设计,可以更准确地反映火灾对结构的影响。


    附录B 依据轰燃后房间的热平衡方程计算房间的平均温度。选取影响火灾温度的最重要的两个参数火灾荷载与开口因子作为变量,壁面材料的热工参数取用加气混凝土与普通混凝土的平均值。对一般建筑物来说,这是偏于安全的。理论分析表明,轰燃30min 以后,壁面材料的热工参数对房间的热平衡影响不大。


    附录B 的适用条件为:(1)可燃物主要为一般可燃物,如木材、纸张、棉花、布匹、衣物等,可混有少量塑料或合成材料;(2)火灾房间可燃物大致均匀分布;(3)火焰高度可达到房间顶棚。


6.1.3 不同的开口因子和火灾荷载,具有不同的温度一时间曲线。如果直接以附录A 计算曲线作为升温条件计算构件保护层厚度,由于失火房间开口因子和火灾荷载的多变性,只能采用计算机数值解法而不能得到统一的计算公式。使用等效曝火时间te可把千变万化的火灾时保护层厚度的计算统一到标准升温条件下进行计算,同时也考虑了火灾的实际情况。


    当房间内可燃物耗尽时,温度必然下降,所以温度一时间曲线上有一个温度峰值。置于火灾房间内受到保护材料保护的钢构件也必然有一个温度峰值。令这个构件的温度峰值等于构件的临界温度几,解方程(6.3.1 )即可得对应的综合传热系数B 。按这个B 值设计构件保护层厚度;火灾时构件温度最高只能达到给定的临界温度几。如果对两个同样的构件,同样的保护材料及厚度(B 值相等),第一个构件用实际温度曲线升温,第二个构件用标准升温曲线升温,令第二个构件的温度等于第一个构件的最高温度,在标准升温条件下必然有一个特定的升温持续时刻与之对应,该特定持续时间即为等效曝火时间te计算过程如图1 所示。


等效爆火时间计算示意 


图1 等效爆火时间计算示意


 


 式(6.1.3-1)是按上述方法计算结果回归而得,平均相对误差为1.8% . 


 式(6.1.3-2)中系数0.53 的取值:在式6.1.3 中,Aw 是指火灾轰燃后实际通风的面积,h 指实际通风面积的高度。假定火灾轰燃后玻璃窗破碎,实际通风面积为窗洞面积的0.6 倍,按正方形考虑,其通风面积的高度为0.78 倍的窗洞高度,


详细内容见屈立军的论文“The fire resistancer requirements derived frome engineering calculation for porformanc e-based fire design of stecl structures ”( Progress in safety science and technology , VoI 1V , 2004 : p1235 )。


    附录C 参考了瑞典、加拿大、日本等国规范和欧洲规范(EN 1991-1-2 : 2002 )的火灾荷载取值。






高大空间火灾空气升温


6.2.1 本规范中,高大空问是指高度不小于6m 、独立空间地(楼)面面积不小于500㎡


的建筑空间。


6.2.2 高大空间建筑火灾中的空气升温过程可按下式确定:


高大空间建筑火灾中的空气升温过程确定 


式中 T(x,z,t) ——对应于t时刻,与火源中心水平距离为x(m)、与地面垂直距离为z(m)处的空气温度(℃);


     Tg(0)——火灾发生前高达空间内平均空气温度,取20℃;


     Tz——火源中心距地面垂直距离为z(m)处的高空气温(℃),按附录D确定;


     β——根据火源功率和火灾增长类型,按附录D确定;


     b——火源形状中心至火源最外边缘的距离(m);


    η——与火源中心水平距离为x(m)的温度衰减系数(无量纲),按附录D确定,当x<b时,η=1;


     μ——系数,按附录D确定。


6.2.3 火源功率设计值Qs 应根据建筑物实际可然物的情况,选取一合理数值。根据火源功率设计值Qs 可按表6.2.3 确定火灾功率类型。


表6.2.3 火源功率类型


火源功率类型 


6.2.4 火灾增长类型可根据可燃物类型按表6.2.4确定。


表6.2.4 火灾增长类型


火灾增长类型






条文说明


6.2 高大空间火灾空气升温


6.2.1 高大空间内火灾与一般室内火灾的根本差别是,一般室内火灾会产生室内可燃物全部燃烧的轰燃现象,室内温度会快速上升;而高大空间内由于空间大,难以产生轰燃,因而室内温度的上升不是十分迅速,烟气的最高温度也可能不是很高。然而,多大的空间就不会产生轰燃与很多因素有关,本条给出的高大空间的下限值是偏于保守的。


6.2.2 本条给出的高大空间火灾中的空气升温计算公式,是采用场模型进行大量参数分析统计得出的,详见李国强、杜咏的论文“实用大空间建筑火灾空气升温经验公式”(消防科学与技术,vo124 , No3 , 2005 )。式中有关参数的物理意义见图2 。


大空间火灾示意 


图2 大空间火灾示意


6.2.3、6.2.4 火源功率设计值Q s是影响高大空间火灾空气升温的一个重要参数,一般情况下应根据建筑物的实际情况确定。当难以确定时,可参考表13 选取,或按式(1)计算。


表13 火源功率设计值


火源功率设计值 


注:设有快速响应喷头场所的热释放率可按本表的60%取用。


Qs=Q·A


式中 A―可能的火源面积(㎡) 


     Q―单位面积热释放率,可按建筑类型由表14确定。




钢构件升温计算


6.3.1 火灾下钢构件的升温可按下列增量法计算,其初始温度取20 ℃ :


火灾下钢构件的升温增量法计算 


式中 △t——时间增量(s),不宜超过30s;


     Ts——钢结构温度( ℃);


     Tg——火灾下钢结构周围 空气温度( ℃);


     B——钢结构单位长度中和传热系数[W/(m³· ℃)],按第6.3.2条计算;


     Cs——钢材比热容,按表4.1.1取值;


     ρs——钢材密度,按表4.1.1取值。 


6.3.2 钢构件单位长度中和传热系数B可按下列公式计算:


    1 构件无防火保护层时


构件无防火保护层时钢构件单位长度中和传热系数计算 


式中 F——构件单位长度的受火表面积(㎡/m);


     V——构件单位长度的体积(m³/m);


     ac——对流传热系数,取25[W/(㎡· ℃)];


     ar——辐射传热系数[W/(㎡· ℃)]。


    2 构件有非膨胀型保护层时


构件有保护层时钢构件单位长度中和传热系数计算 


  


 式中 Ci——保护材料的比热容[J/(kg· ℃)]; 


     ρi——保护材料的密度(kg/m³);


     di——保护层厚度(m);


     λi——保护材料500  ℃时的导热系数或等效导热系数W/(m³· ℃)]


     Fi——构件单位长度防火保护材料的内表面积(㎡/m)。


    各类构件的Fi/ V值可按附录E采用。


6.3.3 有非膨胀型防火保护层的构件,当构件温度不超过600 ℃ 时,在标准火灾升温条件下其内部温度可按下式近似计算:


标准火灾升温条件下其内部温度近似计算 


式中 Tg(0)——火灾前的初始温度,取20 ℃;


     t——火灾升温时间(s),当为非标准火灾升温时,用第6.1.3条确定的等效爆火时间te代替。 


    有膨胀型防水保护层的构件,在标准火灾升温条件下,其内部温度应按附录I 规定的方法确定。


6.3.4 在标准火灾升温条件下,无防火保护层的钢构件和采用不同参数防火被覆构件的升温也可按附录F 查表确定。


6.3.5 当钢构件的防火被覆中含有水分时,宜考虑钢构件的升温延迟现象。此时钢构件的内部温度可按下式计算:


钢构件的内部温度计算


其中




式中 tv——延迟时间(s);


     T′——构件温度达到100 oC所需的时间(s);


     p——保护层中含水分的质量百分百比(0/0);


     T′s(t) ——考虑延迟现象的影响时,构件在t时刻的内部温度;


     Ts(t) ——不考虑延迟此案向的影响时,构件在t时刻的内部温度,按第6.3.1、6.3.3或6.3.4条确定。


    当有实测数据时,延迟时间tv可采用实测值。


    当采用由附录A 确定的防火被覆的等效导热系数计算钢构件的升温时,无需考虑防火被覆中水分引起的延迟时间。


 




条文说明


 


6.3 钢构件升温计算


6.3.1 式(6.3.1)是以单位长度钢构件为计算对象,同时假定:


    (1)保护材料外表面的温度等于构件周围空气的温度;(2)由外部传人的热量全部消耗于提高构件和保护材料的温度,不计其他热损失;(3)钢构件截面温度均匀分布,保护层厚度内温度线性分布.


    由传热学有:在微小时间增量△t 内,通过保护材料传人构件单位长度内的总热量为:


保护材料传人构件单位长度内的总热量为 


    在△t内,构件环境温度上升为△Tg ,单位长度构件吸热为:


单位长度构件吸热 


    保护材料吸热为:


保护材料吸热为 


    令 △Q=△Q1+△Q2


    经整理,并忽略次要项,即得式(6.3.1)。


    当梁上部支承钢筋混凝土板,或柱部分靠墙时,式(6.3.1)偏于安全。当构件的截面系数Fi/V<10m-1时,式(6.3.1)不再适用。利用式(6.3.1) 计算钢构件温度时,△t不应超过30s以免误差过大。


6.3.2 裸露钢构件的温度计算应考虑构件的表面热阻,即构件表面温度小于周围气体温度,所以引人对流和辐射传热系数。对流传热系数ac、辐射传热系数ar系根据EN 1991-1-2:2002 取值。


    当构件有非膨胀型防火被覆时,B 的精确表达式为:


当构件有非膨胀型防火被覆时B 的精确表达式 


    但一般情况下,(αc+αr) >> λi/di,故式(6.3.2-3)的简化是可以接受的。


6.3.3 该公式是根据第6.3.1的结果拟合得到的。


6.3.5 由于高温下水分蒸发吸热,含水的防火保护层会延迟火灾下钢构件的升温,见图3 。防火保护层内含水率的大小与保护层材料的特性、环境湿度等因素有关,表15 为部分防火隔热材料的平衡含水率,供设计人员在缺乏具体数据时参考。


火灾下有湿性保护层钢材构件升温的延迟时间 


图3 火灾下有湿性保护层钢材构件升温的延迟时间


表15 部分防火隔热材料的平衡含水率


部分防火隔热材料的平衡含水率




 结构内力分析


6.4.1 在进行钢结构抗火计算时,应考虑温度内力和变形的影响。


6.4.2 计算钢结构中某一构件受火升温的温度内力和变形时,可将受火构件的温度效应等效为杆端作用力(图6.4.2 ) ,并将该作用力作用在与该杆端对应的结构节点上,然后按常温下的分析方法进行结构分析,得到该构件升温对结构产生的温度内力和变形。其中,受火构件的温度内力可按下式确定:


受火构件的温度内力确定 


式中受火构件的温度内力确定


    NT——受火构件的轴向温度内力(压力);


    MTi——受火构件的杆端温度弯矩(方向与图6.4.2b所示Mte方向相反);


    Nf——按等效作用力分析得到的受火构件的轴力(受拉为正)


    Mfi——按等效作用力分析得到的受火厚茧的杆端弯矩(