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《建筑钢结构防火技术规范》CECS200：2006.pdf6.3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
.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 传入的热量全部消耗于提高构件和保护材料的温度某大桥桥台背回填钻孔注浆处理施工组织设计，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，通过保护材料传入构件 单位长度内的总热量为：
令 Q=△Q1+△Q2
B Fi CiP;d,F: d; V a+αr 2csp,V 入;
6.3.3 该公式是根据第6.3.1条规定的方法计算出的结果 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
6.3.5用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。
灰下有湿性保护层钢构件升温的延近
表15部分防火隔热材料的平衡含水率
1～6.4.3当结构构件温度分布以及高温材料模型可以确定 宜采用结构分析的方法计算火灾下结构的内力和变形。高温
下的结构分析方法和常温下的结构分析方法相同，只是高温分析 中必须考虑材料本构关系的不断改变。 由于火灾一般只发生并局限于建筑物的局部，因此也可以米 用子结构分析模型计算火灾下局部结构的内力和变形。子结构包 括火灾区域结构部分并适当延伸，其边界条件（包括边界上的作用 力）由常温下的结构分析得出并假定在火燃烧过程中保持不变。 进行构件抗火设计时，构件上的内力可由火灾下整体结构分 析方法或子结构分析方法得到。 6.4.4当不进行火灾下整体结构分析或子结构分析时，火灾区域
析方法或子结构分析方法得到， 6.4.4当不进行火灾下整体结构分析或子结构分析时，火灾区域 构件由外荷载产生的内力可以按照常温下结构分析的结果进行折 减（考虑受火构件弹性模量降低），拆减系数取0.9一般偏于保守 非火灾区域构件的内力假定和常温下相同。
6.4.4当不进行火灾下整体结构分析或子结构分析时，火灾
7.2基本钢构件的抗火承载力验算
7.2.1～7.2.6本规范中各种钢构件抗火验算公式的推导采用与 常温下现行钢结构规范中相应验算公式相同的原理，但在材料强 度弹性模量和稳定系数等方面考虑了温度的影响。给出的构件抗 火验算公式与常温下相应验算公式形成一致，便于设计人员掌握 与应用。具体推导过程可以参考李国强等的论著：“高温下轴心受 压钢构件的极限承载力”（建筑结构，1993年第9期）、“钢梁抗火 十算与设计的实用方法”（工业建筑，1994年第7期）、“钢柱抗火 计算与设计的实用方法”（工业建筑，1995年第2期），《钢结构抗 火计算与设计》（中国建筑工业出版社，1999年）。 考虑到火灾为偶然作用，在进行钢构件抗火承载力验算时，可 采用屈服强度计算构件承载力
7.3钢框架梁、柱的抗火承载力验算
平面外稳定 PTA PbT
和β的平均值约为0.23，加上考虑所忽略的框架柱另一方向弯矩 的影响，则式（2）、（3)左端的第二项可近似取为0.3R7r，框架杜 的抗火验算可仅按式（7.3.1）进行。需注意，应分别针对框架柱的 两个主轴方向，按式（7.3.1）进行验算。 7.3.2框架梁上一般有楼板或其他支撑，可防止梁的整体失稳 而目试验和理论研究均发现，对于两端有一定轴向约束的框架梁 在火灾高温下，梁的轴力首先为压力，但随着梁挠曲变形的增大 由于悬链线效应，梁中轴压力将逐渐减少，直至为零，再变为拉力 随着轴向拉力的发展，梁仍然能再承受较高些的温度才会发生强 度破坏（见图4）。因此，框架梁抗火设计时，可偏于安全地取梁中 温度轴力为零时的状态进行抗火承载力验算。
7.3.2框架梁上一般有楼板或其他支撑,可防止梁的整体失
而耳试验和理论研究均发现，对于两端有一定轴问约束的框架 在火灾高温下，梁的轴力首先为压力，但随着梁挠曲变形的增大 由于悬链线效应，梁中轴压力将逐渐减少，直至为零，再变为拉力 随着轴向拉力的发展，梁仍然能再承受较高些的温度才会发生强 度破坏（见图4）。因此，框架梁抗火设计时，可偏于安全地取梁中 温度轴力为零时的状态进行抗火承载力验算
4两端约束钢梁轴力随温度的变化
1～7.4.5本节中各种受力构件的临界温度，均是按第7.2 应构件的抗火承载力验算要求，根据构件达到承载力极限状 的温度即为临界温度的定义，通过数值计算确定的
7.5.1、7.5.2本节中钢框架梁、柱的临界温度：是按第7.3节相 应构件的抗火承载力验算要求，根据临界温度的定义，通过数值计 算确定的。
对子矩形截面钢管混凝土柱：
(k.<0. 77)
(k.≥0. 77)
对于圆形截面钢管混凝士柱，=7.2t；对于矩形截面钢管混 凝土柱，w一10t。 式（4）～（7）中，kLR为考虑火灾荷载比（n）影响的系数，k为火 灾下构件承载力影响系数，参见式（8）和式（9），耐火极限t以h 计；截面周长C以mm计。公式（4）～（7）表明，当火灾荷载比小 于等于承载力影响系数，时，构件不需进行防火保护；当火灾荷 载比大于承载力影响系数，时，可按式（4）～（7)计算构件所需的 防火保护层厚度。 式（4）~（7）的适用范围是：荷载比R=0～0.95，Q235～Q420
1 to
to≤ti i+a·t? k,= 1 titot2 b·+c k to+d to>ta
=(0.022C—0.105C+0.696)(0.03^0.29^+1.21)
式（8）和（9）的适用范围是：Q235～Q420钢；C30～C90混凝 土；截面含钢率α。=0.04～0.20；荷载偏心率e/r=0～1.5；构件 长细比入三10～80；受火时间长3h。对于圆形截面钢管混凝土，截 面周长C=628～3770mm，即外直径D=200～1200mm；对于矩形截 面钢管混凝土，截面高宽比β=1～2，截面周长C=800～4800mm。 只要给定钢管混凝土构件的横截面尺寸、长细比和受火时间 即可利用式（8）或式（9）方便地计算出构件的承载力影响系数k， 进而利用下式确定火灾作用下构件的承载力：
N.(T)=k.N.
式中，N.和N.（T)分别为钢管混凝土柱在常温下和火灾下的极 限承载力。 同样，对应一定的设计荷载，利用简化公式（8）或式（9）也可以 计算出构件承载力与该设计荷载相等时的火灾持续时间，该时间 即为钢管混凝土柱的耐火极限。 8.1.6当温度超过100℃时，核心混凝土中的自由水和结晶水会 产生蒸发现象。为了保证钢管和混凝土之间良好的共同工作以及 结构的安全性，应设置排气孔
即为钢管混凝土柱的耐火极限 8.1.6当温度超过100℃时，核心混凝土中的自由水和结晶水会 产生蒸发现象。为了保证钢管和混凝土之间良好的共同工作以及 结构的安全性，应设置排气孔。
8.2压型钢板组合楼板
8.2.1、8.2.2压型钢板组合楼板是多、高层建筑钢结构中常用的 楼板形式。压型钢板在楼板中可起施工模板作用，同时还可起受 力作用。如压型钢板仅起模板作用，此时楼板如同钢筋混凝土楼 板，其防火问题一般无需专门考虑。但当压型钢板还同时起受力 作用时，由于火灾高温对压型钢板的承载力会有较大影响，则应对 这种压型钢板组合楼板进行专门的抗火设计计算。
8.2.3试验研究发现，压型钢板组合楼板在火灾下，当
台北东方科技园区高层钢结构建筑火灾中楼板的大挠度变形
图5台北东方科技园区高层钢结构建筑火灾中楼板的大挠
图6英国Cardington火灾试验中压型 钢板楼板的大挠度变形
钢筋混凝土板内薄膜作用的大小与板的边界条件有很大关 系。如图7（a）所示，支承于梁柱格栅上的钢筋混凝土楼板，根据 高温下支承梁与混凝土板承载力的比值，在竖向均布荷载作用下 可能产生两种破坏模式。如果梁的承载力小于混凝土板的承载 力，则在竖向荷载作用下梁内首先形成塑性铰L图7（b）」，随着荷 载的增加，屈服线将贯穿整个楼板。在这种屈服机制下，混凝士 板内不会产生薄膜作用。 当高温下梁的承载力大于楼板的承载力时，则在竖向均布荷 载作用下，楼板首先屈服，而梁内不产生塑性铰。此时楼板的极限 承载力将取决于单个板块的性能，其屈服形式如图7（c）所示。若 楼板周边上的垂直支承变形一直很小，楼板在变形较大的情况下 就会产生薄膜作用。 因此，楼板产生薄膜效应的一个重要前提条件就是：火灾下楼 板周边有垂直支承且支承的变形一直很小。
图7楼板弯曲破坏的形式
火灾下楼板在产生薄膜效应之前，按屈服线理论发展，直到混 凝土开裂。随着温度进一步升高，在楼板弯矩最大的部位钢筋受 拉屈服。当温度继续增高时，混凝土开裂部分增多并逐渐贯通形 成屈服线（穿过该线的受拉钢筋已经屈服，故称屈服线）。图8为 均匀受荷楼板屈服线的形成过程。此时，根据经典的屈服线理论 在板的屈服线处只考虑弯矩和剪力。 在温度作用下，板的热膨胀受到约束可产生受压薄膜力。但 当板挠度继续增大时，板有向中心移动的趋势，则无论板块边缘是 否有水平约束，板块都会产生受拉薄膜力，见图8（d）、（e）。如果 板块的边缘上受到完全的水平纳束，钢筋就会像受拉的网一样承 受所施加的竖尚荷载，从而在板内形成薄膜作用。若无水平束： 则板的周边上将形成受压环：从而在板块的中心区域产生受拉薄 模作用。这与自行车车轮的辐条代表受拉薄膜作用和轮框代表受 压环相类似。所以，板在图8所示的屈服线平衡模式之后，随着板 中间（椭圆部分）挠度的增加，椭圆内的屈服线随着楼板裂缝的不 断增加而渐渐消失，到最后由于椭圆范围内大部分混凝土开裂以 及高温下混凝土材料性的下降，可以近似认为椭圆范围内的荷载 完全由板内钢筋承受，楼板通过受拉钢筋的悬链作用可继续承担 很大的荷载，见图8（f）。
(e)薄膜效应充分发展
(b)屈服线进一步发展
f)薄膜效应的极限状态
均勾受荷楼板薄膜效应形成过程
9.1保护措施及其选用原则
钢结构构件防火保护方法的特点和
近年来出现的钢管混凝土新型构件，在火灾时，钢管的核心混 凝土具有吸收钢管表面热量的作用，核心混凝土体积越大，吸热越 多，钢管表面和核心混凝土中心温度愈低，因此，提高了钢管混凝 土在高温下的耐火极限，其防火保护层厚度比纯钢构件也大为减 少。 9.1.2本条所述确定防火保护方法的原则，是从经济、实用、安
非膨胀型防火涂科是以多扎绝热材科（如蛭石、珍珠君、码物 纤维等）为骨料和粘结剂配制而成。由于导热系数小，热绝缘良 好，厚涂型防火涂料是以物理隔热方式阻止热量向钢基材传递 其粘着性能好，防火隔热性能也有保证。由于非膨胀型（厚涂型） 防火涂料基本上用无机物构成，涂层的物理化学性能稳定，其使用 寿命长，已应用20余年尚未发现失效的情况，所以应优先选用。 但由于该类型涂料涂层厚，需要分层多次涂敷，而且上一层涂料必 须待基层涂料干燥固化后涂敷，所以施工作业要求较严格；另外， 由于涂层表面外观差，所以适宜于隐蔽部位涂敷。
膨胀型防火涂料是由粘接剂、催化剂、发泡剂、成碳剂和填料 等组成，涂层遇火后迅速膨胀，形成致密的蜂窝状碳质泡沫组成隔 热层。这类涂料在涂敷时厚度较薄，火灾高温条件下，涂料中添加 的有机物质会发生一系列物理化学反应而形成较厚的隔热层。但 是涂料中添加的有机物质，会随时间的延长而发生分解、降解、溶 出等不可逆反应，使涂料“老化”失效，出现粉化、脱落。但目前尚 无直接评价老化速度和寿命标准的量化指标，只能从涂料的综合 生能来判断其使用寿命的长短。不过有两点可以确定：一是非 张型涂料的寿命比膨胀型涂料长；二是涂料所处的环境条件愈好 其使用寿命愈长。所以本规范对膨胀型涂料的使用范围给予一定 限制。 这里应指出，严禁将饰面型防火涂料当作上述两类涂料用于 钢构件的防火保护。饰面型防火涂料是用于涂敷木结构等可燃基 材的阻燃涂料。 为了提高涂料的耐火能力，现行国家标准《钢结构防火涂料， GB14907并不排在涂层上包玻璃纤维布或铁丝网等方法，并把 它们作为涂层结构的一部分
火板保护对环境条件、钢基表面的要求不高，施工为干法作业 饰效果好，具有抗碰撞、耐冲击、耐磨损等优点DB63／T 1609-2017标准下载，因而有较强的 优势，今后应用会愈来愈广。 具有其他性能的防火板，是指防火板除具有足够的耐火 和机械强度外，还具有耐冲击、耐潮湿、隔音、吸音、装饰性、再 性、防蛀、耐腐等性能
示 9. 2构造 本节列出了防火保护的构造。参考国内现行施工方法，示例 性规定了各种防火保护层的构造要求。 外包混凝土的防火保护构造，其混凝土可以是一般混凝土，也 可以是加气混凝土。为了防止在高温下混凝土爆裂，宜加构造钢 筋。
10.1.1钢结构防火保护材料的使用直接关系到结构构件的耐火 性能，关系到结构的防火安全。因此，钢结构防火保护材料必须选 用经过检验合格的产品，且应注意检验报告的有效性。 10.1.4钢结构防火保护材料的施工，往往会根据钢结构工程的 进展分批分次进行，时间间隔往往不同。另外，若一项工程施工面 积较天，应划分为若于个批次进行，以确保同一施工单元采用同一 批材料进行。若同一个区域（如一个防火区间），采用了不同批次 的材料，则亦按不同批次进行检验。 10.1.5因为防火材料的隔热性能很大程度上取决于材料的导热 系数，因此有必要对此值进行质量控制，以保证材料的基本性能符 合产品质量要求。但由于每批材料存在差异，因此给出了一个允 许范围。
0.2防火涂料保护工程质量控
10.2.1本条是对防火涂料施工环境提出的要求。若温度过低或 湿度过大，易出现结露或影响防火涂层干燥成膜。但若防火涂料 的产品说明书中提供了产品涂装的环境要求，则应参照产品说明 书中的要求进行。 10.2.2由于膨胀型防火涂料主要依赖于遇火膨胀的特性而达到 防火保护的目的，因此，膨胀型防火涂料的发泡是否正常在一定程 度上决定了是否可以对钢结构起到防火保护。而且，由于膨胀型 防火涂料多由有机材料组成，存在着老化问题。但我国目前尚未 对其有效期或使用年限作出明确规定。为保证膨胀防火涂料在涂
装时的质量，有必要对其发泡情况作出判断。涂层发泡厚度因与 涂层厚度有直接关系，因此提出了膨胀率（膨胀后厚度与膨胀前厚 度的比值）要求。
JCT479-2013 建筑生石灰10.5防火保护工程的验收
10.5.1建筑施工中，钢结构工程会因工程进度安排或其他因素 而需要分批分次地进行。而防火材料，特别是一些在现场混合的 钢结构防火涂料，会由于批次不同而产生性能上的差异，因此要求 不同批次分别进行验收。 10.5.2、10.5.3需要隐蔽的钢结构构件，若不在其进行隐蔽之前 进行验收检验，将会造成不必要的返工或争议。因此，对那些在施 工结束后不易检验部位的钢结构防火保护工程，均应在其施工完 成下一步工序开始前进行验收。 10.5.9在我国采用防火涂料进行钢结构防火保护的工程较多 由于钢结构防火涂料的性能以及施工工艺各有不同，因此需要施 工单位严格按照所使用防火涂料的施工工艺进行涂装。例如，有 熙防火涂料要求挂钢丝网后才涂装，若不挂网即涂装，将给今后的 使用留下隐惠，造成钢结构防火涂料脱落。 非膨胀型钢结构防火涂料的主要技术性能参数为导热系数 膨胀型钢结构防火涂料在主要技术性能参数为膨胀率及耐热性指 标。