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