编者推荐：作者张先生长期从事结构设计、检验鉴定工作，具有丰富的钢结构设计经验。 他工作作风严谨，乐于助人。 从他身上我学到了很多专业知识，也收获了很多正能量。 读完张老师的第一篇《土木工程酒吧》文章后，我总觉得还有很多东西需要学习。 我联系了张老师，争取获得在本公众号和“土木吧”上同步发表该系列第二篇文章的机会，所以在这里分享给网友们。
张老师后续还会发表一篇基于钢结构火灾鉴定的文章……
前言：本文是对《土木工程吧》上一篇文章《》的补充。 解答了读者提出的主要问题钢结构防火设计，并给出了简单的防火计算实例，方便读者了解防火设计的主要流程。
1.几个常见知识点
1.现行消防设计相关规范汇总
1）《建筑消防设计规范（2018年版）》（GB50016-2014）
2）《钢结构防火涂料施工技术规程》（T/CECS24-2020）
3）《建筑构件耐火试验方法第1~9部分》（GB/T9978.1~9-2008）
4）《建筑钢结构防火技术规范》（GB51249-2017）
5）《钢结构用防火涂料》（GB14907-2018）
2、GB50016-2014和老版本CECS24的设计要求非常简单。 以表格形式给出了涂层厚度与耐火时间的对应关系。 GB51249-2017颁布后，不应再使用，但涂层厚度范围是可用的。 设计参考。
膨胀型（薄涂）防火涂料的性能
涂层厚度(mm)
5.5
耐火时间(h)
0.5
1.0
1.5
非膨胀（厚涂）防火涂料的性能
涂层厚度(mm)
15
20
30
40
50
耐火时间(h)
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
3、GB51249-2017第4.1.3.4条要求非膨胀型防火涂料厚度不应小于10mm。 GB14907-2018第5.1.5条要求非膨胀型防火涂料厚度不应小于15mm，膨胀型防火涂料厚度不应小于1.5mm。 设计时应注意GB14907-2018。
4、关于防火涂料的设计和检验要求，如前文所述，应提供等效热阻，而不仅仅是耐火时间。
下图为某涂层不符合GB51249-2017第5.3.3条要求的检验报告：
下图为某涂层符合GB51249-2017中5.3.3条要求的检验报告（感谢nvslch网友提供）：
5、常用的等效热阻取值参见GB51249-2017第6.2.2条，取值范围为0.01~0.5。 等效热阻值越大（即涂层厚度越厚或涂层性能越高），涂层的防护性能越好，耐火时间内构件的温升越低，越少该组件可能会在高温下屈服。
6、根据GB51249-2017公式5.1.2-2估算钢材高温下的强度折减系数如下：
温度（°C）
300
400
500
600
700
强度折减系数
1.0
0.94
0.71
0.45
0.23
7、目前常用的软件防火计算，YJK采用承载力法，3d3s同时采用承载力法和临界温度法。 有读者指出，有时会遇到软件不满足按临界温度法计算同一构件，而是满足按承载力法计算的问题。 这是因为按照临界温度法计算时，GB51249-2017中的表7.2.1没有给出强度载荷比R时的临界温度。因此，对于强度载荷比低于0.30的构件，按临界温度法可能不能满足要求。 ，按承载力法计算但满足。 从上表可以看出，正常情况下，一般构件在耐火时间内温度升至500~600℃时可能会屈服。 可根据GB51249-2017的简化公式6.2.3估算温升，并可初步确定元件所需的等效热阻。
8、根据GB51249-2017第3.2.5条规定，对于主要受轴向拉、压作用的网架、桁架等构件，应考虑热膨胀对内力的影响。
9、根据GB51249-2017第3.1.2条规定，仅支撑屋面板的檩条不要求防火。
10、根据GB51249-2017第8.2.1条规定，组合楼板中的压型钢板仅用作建筑模板时，不需防火。
2、简单消防设计案例
下面是一个简单的花纹钢板地板防火设计案例。 之所以选择花纹钢板楼盖，是因为它只能计算单轴抗弯强度，不需要计算稳定性（编者注：由于面外刚度极大，所以不需要计算稳定性）稳定性）计算稳定），过程比较简单； 其次，目前常用的软件仅计算梁、柱的防火性能。 本例计算了楼板的防火性能，可以作为软件的补充。 计算条件如下（注：本例荷载值偏大，计算出的楼板挠度为4.4mm（1/159L）。常规计算结果可能不满足实际工程要求，读者可忽略）。
一、条件及基本数据
钢结构平台楼板采用7mm花纹钢板（Q235B），次梁间距700mm。 楼板计算方式为单向简支弯曲。 恒荷载包括楼板自重5.5kN/m2，活荷载5.5kN/m2。 ，活荷载频值系数Ψf=0.7，楼板设计耐火极限60min，耐火极限二级，楼板四面着火，两侧涂装膨胀型防火涂料，地板断面形状系数Fi/V=2/0.007=285.7。
单位宽度恒载荷弯矩标准值：
MGK=1/8×5.5×0.72=0.3369KN·m
单位宽度活载弯矩标准值：
MQK=1/8×5.5×0.72=0.3369KN·m
弯矩设计值常规计算：
M=1.3MGK+1.5MQK=0.9433KN·m
楼板应力比常规计算：
M/(Wf)=0.9433×106/(1/6×1000×72×215)=0.537
在计算耐火极限之前，首先确定地板是否需要地板保护。 查阅GB51249-2017中6.2.1的描述表10。 当未保护构件的耐火时间为60分钟时，构件形状系数为285.7，构件温度将达到942℃以上。 此时，钢材强度基本损失，表明应进行地板保护。
简化耐火计算，忽略地板受热下的温度内力（GB51249-2017第3.2.5条规定，对于弯曲构件，无需考虑热膨胀效应，边界约束受火作用下的构件和外荷载作用下的内力可采用边界约束和室温下的内力）。
耐火计算弯矩设计值：
M=1.0(1.0MGK+0.7MQK)=0.5727KN·m
地暖计算（GB51249-2017简化公式6.2.3）钢结构防火设计，假设等效热阻Ri=0.15：
2、按承载力法计算：
钢在高温下的屈服强度折减系数：
etaT=0.346
钢的高温强度：
fT=ηsTf=0。 346*215=74.4N/mm2
火下构件强度计算：
M/(γW)=0.5727×106/(1/6×1000×72)=70.2N/mm2＜fT=74.4N/mm2
结论：基于承载力法的计算结果令人满意。
3、按临界温度法计算：
截面强度荷载比：
M/(γWf)=0.5727×106/(1/6×1000×72×215)=0.326
查GB51249-2017表7.2.1，采用插值法确定R为0.326时的临界温度Td=651.5℃。 构件在耐火极限下的最大温升为：
Ts(Tm)=643.3℃＜Td=651.5℃。
结论：基于临界温度法的计算结果是满意的。
即楼板设计的等效热阻，两种方法的计算结果相当，均接近极限值。
参考某型防火涂料检验报告：涂层厚度为1.50mm时，测试等效热阻为0.1537，略大于设计等效热阻。 因此，使用此类涂层时，最小涂层厚度可为1.50mm。
4、检验报告相关内容
注意，此时标准耐火测试时间至少为5100S（85min），也就是60min以上！ ！ ！ 若仅根据标准耐火试验时间60分钟的试验厚度确定地坪防火涂层厚度（耐火试验时间60分钟时的等效热阻为0.0952），则地坪防火设计要求为没见过。
3、承载力法与临界温度法防火设计流程比较
后记：本文的写作参考了《nvslch结构空间》三篇文章的相关内容。 谨向文章作者表示感谢。
1、
2、
3.
后记：本文重点讲述如何使用膨胀型防火涂料检测报告以及具体成分计算的分步过程，更全面地揭示“耐火验证”的实际过程。 编者对讨论做了两点补充：
1、因为标准件的实验数据与实际件的Fi/V差距较大。 标准成分为142.1，实际成分为285.7。 根据消防法规公式7.2.8-2计算，两者的理论等效热阻存在一定差距。 。 规范Ts已修订，因此保护层厚度的计算值是可行的。
2、本文采用简支弯曲模型，因此无需计算热膨胀效应，因此无需计算温度效应组合和高温下构件弹性模量降低。 在计算框架构件时，受热效应引起的相对刚度变化将直接影响内力分布。 虽然根据规范可以避免温度作用组合，但需要根据高温下的相对刚度重新分配内力，并在此基础上进行应力分析和耐火计算。
