1.1 钢结构建筑的防火措施及结构
钢材是不燃材料，但耐火性能较差。其屈服强度和弹性模量随温度升高而降低，且屈服阶差越来越小。温度超过300℃后，高温下没有明显的屈服极限和屈服平台。普通钢的弹性模量和强度折减系数见表1.1.1。从表中数据可以看出，钢在500℃时具有一定的承载能力，但在700℃时基本失去承载能力。钢结构着火时的温度可达900~1000℃。因此，钢结构应采取防火措施。
表1.1.1 普通钢高温弹性模量和强度折减系数
1.1.1 钢结构常用的防火措施
钢结构常用的防火材料有包裹混凝土或砌块、防火涂料、防火板、复合防火板防护（表面涂有防火涂料或覆盖柔性毡保温材料，然后用轻质防火板作为装饰）板）、柔性毡绝缘材料。各种防火材料的特性及适用范围见表1.1.2。
表1.1.2 各种防火材料的特性及应用范围
1.1.2 钢结构防火涂料
本部分重点介绍钢结构防火涂料。根据《钢结构防火涂料》GB14907-2018，钢结构防火涂料根据涂层厚度分为超薄型防火涂料、薄型防火涂料、厚型防火涂料。钢结构防火涂料分类见表1.1.3。
表1.1.3 钢结构防火涂料分类
膨胀型防火涂料与非膨胀型防火涂料的特点
1）膨胀型防火涂料
分为薄型防火涂料和超薄型防火涂料。膨胀型防火涂料的基料为有机树脂，配方中还含有发泡剂、增碳剂等成分。遇火会发泡膨胀，形成比原涂层厚十到几十倍的多孔碳。层。多孔碳质层阻止从外部热源到基材的热传递，起到绝缘屏障的作用。膨胀型防火涂料用于钢结构防火，耐火极限为0.5~2.0h。膨胀型防火涂料涂层薄、重量轻、抗振性好、装饰性能好。缺点是施工时气味大，涂层易老化，吸湿状态下会失去膨胀性能。
2）非膨胀型防火涂料
又称厚型防火涂料，主要成分为无机保温材料，遇火不膨胀，具有良好的隔热性能。相应的耐火极限可达0.5h至3h以上。非膨胀型防火涂料一般具有不燃、无毒、耐老化、耐用等特点，适用于永久性建筑。厚型阻燃涂料分为两类。一类以矿物纤维为骨料，采用干法喷涂施工；另一种是以膨胀蛭石、膨胀珍珠岩等骨料为基础，通过湿法喷涂施工。与湿法喷涂的颗粒材料相比，湿法喷涂的纤维材料涂层密度较轻，但施工过程中容易散发细纤维粉尘，给施工环境和人员防护带来一定的问题。另外，表面疏松，只适合完全密封。隐藏项目。
钢结构防火涂料技术要求
1）用于制造防火涂料的原料中不得使用石棉材料和苯系溶剂。
2）防火涂料可采用喷涂、抹涂、滚涂或刷涂中的任意一种或多种方法方便地施工，并能在正常的自然环境条件下干燥固化。
3）防火涂料应呈碱性或微碱性，与底漆应相匹配。底漆应与防锈漆或钢板相容。
4）涂层干燥后不应有刺激性气味，燃烧时不会产生对人体健康有害的浓烟或气味。
5）膨胀型钢结构防火涂料的涂装厚度不应小于1.5mm，非膨胀型钢结构防火涂料的涂装厚度不应小于15mm
1.2 钢结构耐火计算及防火设计
1.2.1 建筑分类和耐火等级
民用建筑按建筑高度和层数可分为单层、多层民用建筑和高层民用建筑。高层民用建筑按建筑高度、使用功能和建筑面积分为一类和二类。
民用建筑的耐火等级，应当根据其建筑高度、使用功能、扑救火灾的重要性和难易程度确定，并应当符合下列规定：
（一）地下、半地下建筑（室）和一类高层建筑的耐火极限不应低于一级；
（二）单层、多层重要公共建筑和二类高层建筑的耐火极限不应低于二类。
表1.2.1 民用建筑分类
不同耐火等级建筑物相应构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表1.2.2的规定。
表1.2.2 建筑结构构件燃烧性能及耐火极限
1.2.2 结构材料在火灾和高温下的特性
钢材的高温物理参数应按表5.1.1确定：
结构钢在高温下的强度设计值应按下式计算：
结构钢在高温下的弹性模量应按下式计算：
图1.2.1 钢材强度随温度（时间）的变化
图1.2.2 钢材的弹性模量随温度（时间）的变化
1.2.3 火灾升温曲线
对于以纤维材料为主的火灾钢结构防火涂料gb14907，用下列公式确定：
实际火灾温升曲线是多种多样的。为了统一和便于比较，许多国家和组织都制定了标准的火灾温升曲线。上式中规定的标准火灾温升曲线是现行国家标准《建筑构件耐火试验方法》GB/T 9978.1采用的温升曲线，适用于以纤维火灾为主的建筑。其可燃物主要为一般可燃物，可能混有少量塑料或合成材料。在可燃物质主要为碳氢化合物的场所，如石化建筑和生产、储存碳氢化合物材料及产品的工厂，应采用碳氢化合物加热（HC）曲线，具体规定见GB 51249。
1.2.4 受火钢构件的加热
1) 受火加热未受保护的钢构件
未受保护的钢构件着火时的温度可按下式计算：
2）带防火保护的钢构件在火下加热
防火钢构件着火时的温度可按下式计算：
当防火层为非轻质防火层时，即
小时;
当防火层为轻质防火层时，即
小时;
对于膨胀型防火涂料防火层：
对于非膨胀型防火涂料、防火板等防火层：
导热系数λ和热阻R是衡量建筑材料热工性能的两个重要指标。 λ反映导热材料的导热系数。导热系数越大，导热性能越好。热阻反映了材料阻碍热流传导的能力。热阻越大钢结构防火涂料gb14907，其阻碍热流的能力越强。
表1.2.6 常用材料的导热系数
图1.2.3
图1.2.4
由1.2.3可知，钢构件截面形状系数越大（截面越轻、越薄），钢构件升温越快；横截面形状系数越小（横截面越厚），钢部件的加热速度越慢。从图1.2.4可以看出，有防火保护的钢构件升温速率明显下降。
1.2.5 钢结构构件的耐火计算
钢结构耐火极限状态最不利荷载（作用）效应组合设计值应考虑火灾时结构上可能同时发生的荷载（作用），并应根据最不利值确定以下组合值：
钢结构的防火设计，应根据结构的重要性、结构类型和荷载特点，采用基于整体结构耐火计算或构件耐火计算的防火设计方法，并应符合下列规定：
1、跨度不小于60m的大跨度钢结构，宜采用基于整体结构耐火计算的防火设计方法；
2、预应力钢结构和跨度不小于120m的大跨度建筑钢结构，宜采用基于整体结构耐火计算的防火设计方法。
钢结构构件的耐火计算和防火设计可采用耐火极限法、承载力法或临界温度法，并应符合下列规定：
1、耐火极限法。在设计荷载下，受火钢结构构件的实际耐火极限不应小于其设计耐火极限，并应按下式校核。
2、承载力法。在设计耐火极限时间内，钢结构构件受火承载力设计值不应小于最不利荷载（作用）组合效应设计值，并应按下式校核。
3、临界温度法。在设计耐火极限时间内。钢结构构件着火时的最高温度不应高于其临界温度，并应按下式校核。
目前钢结构构件的耐火验证设计方法主要是承载力法，具体规定如下。
//基本钢构件
1. 轴向受力构件
(1)强度校核
轴拉钢构件或轴压钢构件的受火强度应按下列公式校核：
(2)稳定性检验
受火轴压钢构件的稳定性应按下式校核：
2.弯曲构件
(1)强度校核
受火弯曲钢构件的强度应按下列公式校核：
(2)稳定性检验
单轴弯曲钢构件在火下的稳定性应按下式校核
3. 拉伸或压力弯曲部件
(1)强度校核
(2)稳定性检验
//钢框架梁、柱
1.钢框架梁
火灾时受楼板横向约束的钢框架梁的承载能力可按下列方法校核：
2.钢框架柱
钢框架柱受火承载力按下式计算：
