必须指出的是 一般情况下 为了统一和便于比较 钢构件升温计算 1 2 6.2 5950: （1）外边缘型保护 i 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) 棉花 图6 图9 续表12 6.1.2 Buildings》（2010） ——防火保护材料的比热容[J/（kg·℃）] 因此以此温度进行防火设计的结果偏于安全 2 为了更好地反映实际火灾对结构的破坏程度 即2ρicidiFi＞ρscsV时 高大空间火灾这两种典型的建筑火灾着火空间的环境温度升温曲线的比较 即防火保护层全部沿着钢构件的外表面进行保护 计算采用轻质防火保护层的钢构件的温度时 T ·℃／W 其自身吸收的热量可忽略 1 钢结构在实际火灾作用下的等效曝火时间t 全盛阶段 R 高度一般在8m～20m之间 衣物等 Part ≤ρ d 2 6.2.2 8等均允许结构防火设计采用实际火灾升温曲线 在能确定建筑物室内的有关参数以及火荷载的情况下 产品的厂房等 而有些防火保护层自身所吸收的热量必须加以考虑 该方法基于火灾释放热量相等的原则 等效热阻0.1m 6.1 续表11 式中 建筑内着火空间的环境温度也可按其他有可靠依据的火灾模型计算 i 6.2.3 r ——等效曝火时间（min） 形状 标准火灾升温曲线与碳氢（HC）升温曲线的比较 一般 以保证计算精度 注 有防火保护钢构件的截面形状系数Fi/V 一般室内火灾与高大空间火灾的升温曲线比较 ——防火保护材料的等效热传导系数[W/（m·℃）] 2 续表11 蛭石防火板 宜采用有限差分法 体育馆 α——综合热传递系数[W/mm 表9 但空间相当高的细高型建筑 则更是要求在设计时应采用能反映实际火灾特性的升温曲线 3 其面积为几十至几百平方米 适用于符合本规范第6.1.1条式（6.1.1-1） 等效热阻0.05m 展览馆 续表15 ·℃／W 对于非外边缘型防火保护 6.2.1 对于以烃类物质为主的火灾 取决于室内可燃物的燃烧性能 当单位长度钢构件的表面积与对应的体积之比大于10时 需要逐步迭代计算 6.1.3 表16 在非标准火灾下 ·℃） 这时室内所有可燃物都将着火燃烧 即2ρ 剧院 高度则有十几米至百米 近年来提出的性能化防火设计方法（Performance-Based i r g 适用于可燃物以烃类材料为主的场所 为5.67×10-8W/（m ——火灾前室内环境的温度（℃） 标准火灾下无防火保护钢构件的温度（℃） S 当实际火灾升温曲线不同于标准火灾升温曲线时 360-10《Specification 可取25W/（m ρ ·℃／W F——单位长度钢构件的受火表面积（m 6 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) ·℃）] 持续时间很短 数值积分法计算面积时 当防火保护层为轻质防火保护层 3 6.2.2 等效热阻0.3m 为轻型钢构件 存放烃类材料 应调整综合辐射率的取值 ）和比热[J/（kg·℃）] 但火灾时从热烟气传递到构件的热量与热烟气和构件的温度差有关 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) 防火板等防火保护层 为不均匀分布 英国规范BS 具有一定的占地面积 极大地方便了计算 非膨胀型防火涂料 几何特征等参数时 表18 2 图8 对于非膨胀型防火涂料 当能准确确定建筑的火灾荷载 还应考虑可能被火焰吞没 ——防火保护层的等效热阻（m 6.1.1 式中 其中 在标准火灾下 简化升温计算公式（6.2.3）与迭代升温计算公式（6.2.2-1）的比较 如木材 c 工程中常用的防火保护层做法可分为两种 钢结构的温度计算 高层建筑的中庭 当实际火灾与本规范第6.1.1条式（6.1.1-1） 表12 表10 通用要求》GB/T 本规范第2.1.8条给出了等效曝火时间的定义（见图9） 布匹 表中A为构件截面面积 ·℃4） 高大空间火灾着火空间的环境温度不一定很高 取沿单位长度钢构件所测得的可能的矩形包装的最小内表面积 几何特征等参数时 衰退阶段三个阶段 ——由式（6.1.1-1）确定的标准火灾升温曲线中i时刻（min）的热烟气平均温度（℃） V——单位长度钢构件的体积（（m ——防火保护材料的密度（kg/（m 式（6.1.1-2）规定的火灾相差很大时 ——分别为t时刻钢构件的内部温度和热烟气的平均温度（℃） 由于式（6.2.3）为显式计算公式 续表12 ——火灾发展到t时刻的热烟气平均温度（℃） Design S 可混有少量塑料或合成材料 可认为构件温度等于空气温度 表11 占地面积相当大且具有一定高度的大体积型建筑 其特性也有较大的差别 2 t′——实际火灾作用时间（min） 建筑内的高大空间大体可分为以下两类 欧洲规范EC3 6 重型钢构件或表面受火不均匀的钢构件 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) 续表16 综合辐射率ε 实际火灾升温曲线具有多样性 需要逐步迭代计算 候车厅和大型仓库等 轰燃现象是一般室内火灾过程中一个非常重要的现象 当钢构件的温度不大于700℃时 按下式确定等效曝火时间 建筑火灾一般是从建筑内部的某一空间起火开始而造成的结果 反之 取值不宜大于5s 1 i 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) 这种防火保护层称为轻质保护层 表11给出了常见的有防火保护钢构件的截面形状系数计算示例 火焰辐射对其升温的影响 式（6.2.2-4）的计算结果进行数学拟合得到 火灾下无防火保护钢构件的温度可按下列公式计算 t——火灾持续时间（s） 构件温度应按截面温度非均匀分布计算 采用轻质防火保护层的钢构件的温度可按下式近似计算 T 取单位长度钢构件的防火保护材料内表面积 1993-1-2 6.1 2 c 火灾时间t应采用按本规范第6.1.3条确定的等效曝火时间te 钢构件升温计算 ·℃／W e 当F/V＜10时 无防火保护的钢构件按式（6.2.1）计算的温度如表10所示 是通过对本规范第6.2.2条的迭代升温计算公式（6.2.2-1） 其面积通常有几百至几千平方米 续表17 本条给出的有防火保护钢构件的升温计算公式 2 2 ——综合辐射率 续表18 式中 火灾升温曲线可按其他有可靠依据的火灾模型确定 时间步长△t不宜大于30s ——分别为钢材的密度（kg/（m 从图中可见 式（6.1.1-2）所规定的升温曲线称为碳氢（HC）升温曲线 危及结构安全 ） ·℃／W 全盛阶段之间有一个标志着火灾发生质变的现象——轰燃现象（图7） t＋△t）内的温升（℃） 续表13 其截面上各点温度相差较大 实际工程中的大部分钢构件为轻型钢构件 2 本条规定 ——钢构件在时间（t Steel 二者的比较如图10所示 ——热辐射传热系数[W/（m 为了使钢结构耐火验算与标准耐火试验一致 F 当防火保护层为非轻质防火保护层 等效热阻0.5m 火灾升温曲线 ——热对流传热系数[W/（m 续表17 S 因此 续表13 数量及分布情况（火荷载密度）以及着火房间的大小 即全部或部分防火保护层不沿着钢构件的外表面进行保护 2 忽略保护层自身所吸收的热量 Structural ） 表6.2.1 6.1.2 F g 有些防火保护层质量很轻 e 本节适用于表面受火均匀的轻型钢构件的升温计算 会堂 2 ） 一般室内火灾的发展过程 该曲线和国际标准IS0 T 本条给出了确定等效曝火时间的方法 本条给出的标准火灾下采用轻质防火保护的钢构件的近似升温计算公式 2 V时 △ 为简化计算 T 式中 时间间隔可取1min ·℃／W λ ） 可取20℃ ） 6.1.1 金属网抹砂浆 钢构件的温度计算结果是偏高的 其中 这种防火保护层称为非轻质保护层 还与防火保护层做法有关 硅酸铝纤维毡等防火保护层为轻质保护层 但是火灾区域及邻近的构件 续表16 时刻t直线三者所围成的面积与标准火灾升温曲线 混凝土 TS 钢结构防火保护的种类和施工方法较多 可燃物类型及其分布 火灾下有防火保护钢构件的温度可按下式计算 图10 砌体等防火保护层为非轻质保护层 t——火灾持续时间（min） i 6.2.3 T′ 直线三者所围成的面积相等的原则经计算确定 t 用于构件耐火试验以评定构件的耐火极限 α 续表14 注 i /V——有防火保护钢构件的截面形状系数（m 室内火灾在初期增长阶段 9978.1所采用的升温曲线 则为重型钢构件 i 时刻t c 对于膨胀型防火涂料防火保护层 图8为标准火灾升温曲线与碳氢（HC）升温曲线的比较 纸张 图7 续表9 图6为一般室内火灾 可燃物类型及其分布 不仅与钢构件的截面特性有关 续表10 ε △ for （1） 3 硅酸钙防火板 膨胀型防火涂料 可按实际火灾升温曲线 ） 注 当F/V＞300时 ——实际火灾升温曲线中j时刻（min）的热烟气平均温度（℃） F/V——无防火保护钢构件的截面形状系数（m-1） 本条规定了钢结构耐火验算与防火设计采用的火灾升温曲线 σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数 表15 其可燃物主要为一般可燃物 对于外边缘型防火保护 等效热阻0.01m g ·℃／W （2）非外边缘型保护 ——时间步长（s） Method） g 通常可分为火灾初期增长阶段 如石油化工建筑及生产 钢结构的温度计算 2 可按下式确定 T 但是标准火灾升温曲线有时与实际火灾（如高大空间火灾）相差甚大 2 许多国家和组织制定了标准火灾升温曲线 ·℃/W） 2 时间轴 e 3 c 当能准确确定建筑的火灾荷载 i 式（6.1.1-1）所规定的标准火灾升温曲线是现行国家标准《建筑构件耐火试验方法 t （图中实线为简化公式计算结果 等效热阻0.4m （2） r 6.2 V——单位长度钢构件的体积（（m 834-1 等效热阻0.2m 表14 2 i 对于以纤维类物质为主的火灾 环境温度急剧升高 适用于以纤维类火灾为主的建筑 6.1.3 相对钢构件来说 α 按式（6.2.2）计算的钢构件温度如表12～表18所示 可按下式确定 i 如 标准火灾下采用轻质防火保护层的钢构件 s ρ EN 虚线为迭代公式计算结果） 表17 式（6.1.1-2）规定的火灾 ——有防火保护钢构件单位长度的受火表面积（m 有防火保护钢构件的截面形状系数 本条给出的无防火保护钢构件的升温计算公式基于集总热量法原理 通风状况等因素 s 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) 表13 表中A为构件截面积 为增量公式 表6.2.1给出的综合辐射率εr取自美国标准ANSI/AISC J 以保证计算精度 时间步长△t不宜大于5 ——防火保护层的厚度（m） 采用标准火灾升温曲线给结构防火设计带来了很大的方便 时间轴 有限单元法等数值方法计算其升温 该方法存在较大的误差 二者计算结果的偏差很小 如 标准火灾下轻质防火保护钢构件的升温(℃) 因此本规范规定采用标准耐火试验的炉内升温曲线作为钢结构耐火验算的火灾升温曲线 该方法考虑了火灾持续时间的影响 为增量公式 第1部分 F 常见建筑的室内火灾升温曲线可按下列规定确定 无防火保护钢构件的截面形状系数 ·℃）] i 2 g0 火灾的发展过程及其严重程度 -1 等效曝火时间te t——火灾持续时间（s） s 在标准火灾下 综合考虑了烟气的辐射率以及辐射角系数的影响 因此当实际火灾升温曲线与标准火灾升温曲线差别很大时 i 可按表6.2.1取值 1999所采用的标准火灾升温曲线相同 ·℃）] 6.2.1 d 表9给出了常见的无防火保护钢构件的截面形状系数计算示例 火灾升温曲线 C 式中