很多结构设计师认为钢结构防火设计,建筑防火设计应该归类为建筑专业,与结构设计无关。其实不然。根据2022年12月新发布的《山东省建设工程消防设计审查验收技术导则(建筑、结构)》(以下简称《技术导则》)的要求,结构专业也必须有消防设计的相关内容(见下图)。
根据历次火灾调查报告钢结构防火设计,钢结构建筑在火灾后受损情况比混凝土建筑严重,且耐火性能较差,本文仅对钢结构的防火设计作简单探讨。
许多规范或标准,如《钢结构通用规范》GB55006-2021、《钢结构设计标准》GB50017-2017、《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017(以下简称《钢结构防火规范》)等都明确要求钢结构应进行防火设计,并给出了设计方法,即耐火极限法、承载力法、临界温度法(见《钢结构防火规范》第3.2.6条)。
在之前很多钢结构工程中,很多设计师只是采用了耐火极限法,随着不断的了解,发现这个方法有很多的不足。对于结构设计来说,我们的防火措施主要是被动的,被动防火设计跟结构受力有很大的关系,不同的结构受力对涂层的要求也会有所不同,耐火极限法无法解决这个问题,如果所有工程都采用耐火极限法,那么就会不经济,或者不安全。同时,耐火极限法还要求特定的截面、特定的受火面等极限条件,而这些往往与实际工程不一致。
目前,组合楼板、檩条、格构柱、异形截面、疏散楼梯等构件主要采用耐火极限法,其他梁、柱计算建议采用承载力法或临界温度法。对网架、管桁架等以轴力为主的构件进行防火设计时,建议优先采用承载力法。
以下是承载力法和临界温度法设计流程图。
在进行防火设计时,还应注意以下问题。
1、防火设计说明应按《技术导则》要求编制。特别注意:当建筑所采用的防火材料的等效导热系数与设计要求不一致时,保护层的应用厚度应按防火层等效热阻相等的原则确定,并经设计单位批准。参见《技术导则》第10.1.2条:
2、设计说明中防火涂层相关参数应与计算书一致。使用膨胀型防火涂层时应特别注意。由于涂层厚度与膨胀层厚度及等效导热系数呈非线性关系,应给出最大、最小使用厚度的等效热阻和防火涂层厚度增加最大与最小使用厚度差值1/4后的等效热阻。其他厚度下的等效热阻可采用线性插值法确定。此值应由制造厂提供。见《钢结构防火规范》第5.3.3条。
3、采用非膨胀型防火涂料时,应考虑其自重对结构的影响。
撰文:吴白羽
校对:王文勇