[摘要] 钢结构防火设计很重要。本文对《钢结构防火规范》的基本脉络进行梳理，希望能帮助初学者理解设计原理，正确选用计算参数，借助设计程序完成耐火验算和防火设计。作为结构初学者，一定要掌握呦。
一、耐火验算和防火设计涉及到的三个方面
要做耐火验算和防火设计，就要对火的燃烧进程、钢材强度与温度的关系、防火保护层的属性这三方面进行定量描述。下文提及的公式均见《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017，本文不再列出。
1.火的燃烧进程的描述：
火是主因，相当于荷载。规范用热烟气的平均温度与火灾持续时间的关系曲线进行描述，即火灾升温曲线，分为标准升温曲线和烃类升温曲线。
烃类升温曲线用于石油、化工类建筑，标准升温曲线用于除石油、化工类以外的建筑。
2.钢材在热烟气笼罩下的性能描述：
分为两个方面：
(1)钢材强度与温度的关系。
(2)在热烟气的作用下，钢材升温与火灾持续时间的关系。公式中的参数有钢材的密度、比热容、热传递系数、截面形状系数(受火表面积和体积之比)等。除截面形状系数外，其它参数均为常数。
3.防火保护层的分类及其属性的描述：
防火保护层的种类较多，属性也有较大的差别。
有的防火保护层质量较轻，相对于钢构件来说，其自身吸收的热量可忽略。这种防火保护层称为轻质保护层。如，非膨胀型防火涂料、膨胀型防火涂料、蛭石防火板、硅酸钙防火板、硅酸铝纤维毡等。
有的防火保护层自身所吸收的热量必须加以考虑，这种防火保护层称为非轻质保护层。如，混凝土、金属网抹砂浆、砌体等。
防火涂料属于轻质保护层，可忽略密度和比热容的影响。也就是说，密度和比热容的取值对计算结果没有影响。
二、耐火验算和防火设计用到的参数和术语
密度和热膨胀系数比较熟悉，这里略去。
1. 比热容，简称比热，含义是指“每kg物质当温度升高1℃时所需的热量”。反应了这种物质的蓄热能力，单位是焦耳每千克每摄氏度，J⁄kg•℃。
比热容是材料的自身性能。钢材的比热容为600，非膨胀防火涂料的比热容为1000。
2. 热传导系数，也叫导热系数，含义是指“在稳定传热条件下，1m厚的材料、两侧表面的温差为1℃，在1小时内通过1m2面积传递的热量”，单位为钢结构防火设计过程梳理_6。
热传导系数也是材料的自身性能。钢材的热传导系数为45，非膨胀防火涂料的热传导系数为0.1。
3. 等效热阻，是耐火验算和防火设计所要求得的数据。有了等效热阻值，就可以确定防火涂料的厚度。等效热阻不是材料的性能，而是已知厚度的保护层的阻热能力，可与电阻类比。等效热阻的单位是钢结构防火设计过程梳理_7，表示1W热流量所引起的温升大小。
三、耐火验算和防火设计的基本过程
以临界温度法为例，该过程可以用下图比较直观地表达出来。
水平轴表示钢材温度，正向竖轴表示钢材强度，负向竖轴表示火灾持续时间。
1.由软件对整体结构进行计算，得到火灾工况下各构件的应力组合设计值钢结构防火设计过程梳理_9，即图中正向竖轴上的A点。该点代表火灾中钢构件能够承受的最大应力。
2.过A点作横轴的平行线，与图中紫色曲线“钢材强度与温度关系曲线”相较于B点。B点在横轴上对应的点C，即是该构件允许达到的最高温度，即临界温度Td。
3.在负向竖轴上标出耐火极限对应的E点，过E点作横轴的平行线，与BC延长线交于D点，该点表示该构件所需的等效热阻的最小值。
四、防火设计应提交的内容
1.注明防火涂料的选型，膨胀型还是非膨胀型。
2.对于膨胀型防火涂料(薄型)，只需注明等效热阻值即可。涂层厚度不应小于1.5mm。
3.对于非膨胀型防火涂料(厚型)，应注明等效热阻、等效热传导系数和涂层厚度。厚度不应小于15mm。当等效热传导系数不同时，可按等效热阻相等的原则进行换算。
4.注明防火涂料和防腐涂料的施工顺序。
对于膨胀型防火涂料，施工顺序为：防腐底漆、防腐中间漆、防火涂料、防腐面漆。
对于非膨胀型防火涂料，取消防腐面漆。
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