鋼結(jié)構(gòu)二維模塊防火設(shè)計

一、防火設(shè)計對話框中各參數(shù)含義

圖1防火設(shè)計對話框

1）是否進行抗火設(shè)計：勾選時則按照《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》（GB51249-2017）（后面全部簡稱為《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》）中“臨界溫度法”進行防火設(shè)計；不勾選則不進行防火設(shè)計。

2）建筑耐火等級：即建筑物的耐火等級，該耐火等級應(yīng)按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016-2014)的3.2條或5.1條確定。注意此處為建筑物的耐火等級，一般情況下設(shè)置好該參數(shù)后，程序會自動判斷出構(gòu)件的耐火等級，但不能保證構(gòu)件的耐火等級一定是符合實際的，因此還需要在后面的構(gòu)件級防火設(shè)計菜單中查看或單獨指定構(gòu)件的防火設(shè)計參數(shù)。

3）初始室內(nèi)溫度Tg：即火災(zāi)發(fā)生前的初始室內(nèi)溫度，該參數(shù)用于后續(xù)計算中火災(zāi)升溫曲線（見《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》6.1.1節(jié)），可根據(jù)實際情況進行輸入，《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》6.1.1條中建議取20℃。

4）熱對流傳熱系數(shù)：用于鋼結(jié)構(gòu)升溫計算。《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》6.2.1條中建議可取25。

5）火災(zāi)升溫曲線模型：用于選擇火災(zāi)升溫曲線。根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》6.1.1條，以纖維類物質(zhì)為主的火災(zāi)（即普通大火）可選擇標準火災(zāi)升溫曲線，而以烴類物質(zhì)為主的火災(zāi)（石油化工建筑）則選擇烴類火災(zāi)升溫曲線。一般建筑的可選擇纖維類即可。

6）火災(zāi)升溫計算步長：用于鋼構(gòu)件升溫計算時的迭代步長，該值越大迭代次數(shù)越少，《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》6.2.1條中規(guī)定不宜大于5秒，程序默認3秒。一般3秒的精度已經(jīng)足夠。

7）鋼材比熱：即鋼材的比熱容，用于鋼構(gòu)件的升溫計算，程序默認值600（《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》5.1.1條）。

8）鋼材類型：即建筑的鋼材為普通鋼還是耐火鋼，此選項影響高溫條件下鋼材強度設(shè)計值和彈性模量的計算方法（見《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》5.1.2條~5.1.5條），默認為普通鋼。耐火鋼的升溫相對普通鋼會較慢。

9）保護層類型：即防火保護層的做法，主要影響有防火保護鋼構(gòu)件的形狀系數(shù)計算，分截面周邊類型（外邊緣型保護）和截面矩形類型（非外邊緣型保護），具體見《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》條文說明6.2.2條。截面周邊類型是指沿構(gòu)件截面周邊做防火涂料，截面矩形類型是指用防火涂料將構(gòu)件做成矩形。對于工字形截面而言，截面矩形類型體積相對較大，升溫速度更慢；而對箱型截面，兩種類型效果一樣。

10）防火材料：防火材料分膨脹型防火涂料（俗稱“薄涂型”）和非膨脹型防火涂料（俗稱“厚涂型”）�？梢愿鶕�(jù)實際涂料類型進行選擇。需要注意的是，膨脹型涂料的厚度一般無法直接計算得到，需要根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)插值得到；而非膨脹型則程序內(nèi)置了參數(shù)，可以直接計算獲得厚度。

11）防火材料熱傳導(dǎo)系數(shù)：即防火材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)，用于計算非膨脹型防火涂料的厚度（《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》公式7.2.8-2），該參數(shù)應(yīng)根據(jù)防火涂料本身的性質(zhì)而定，程序中非膨脹型默認取值0.1（《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》條文說明8.1.8條）；由于膨脹型防火涂料厚度的計算用不到這個參數(shù)，因此不用輸入。

12）防火材料密度：該參數(shù)應(yīng)根據(jù)防火涂料本身的性質(zhì)而定，用于計算構(gòu)件升溫（《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》6.2.2-1條）和防火涂料總重統(tǒng)計（該重量僅用來確定涂料用量，未考慮在結(jié)構(gòu)荷載中，因此需要在自重放大系數(shù)上考慮涂料的影響）。

13）膨脹型涂料參數(shù)；該參數(shù)用于膨脹型防火涂料的厚度計算，由于膨脹型防火涂料的厚度與等效熱阻不是線性關(guān)系，根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)防火規(guī)范》5.3.3條：“膨脹型防火涂料應(yīng)給出最大使用厚度、最小使用厚度的等效熱阻以及防火涂料使用厚度按最大使用厚度與最小使用厚度之差的1/4遞增的等效熱阻，其他厚度下的等效熱阻可采用線性插值方法確定”。因此要計算膨脹型防火涂料厚度，必須要輸入這個參數(shù)；該參數(shù)應(yīng)由防火涂料廠家提供，自V6和2021V1版本程序（官網(wǎng)2021年8月及以后的版本）中默認添加了一組參數(shù)，因此也能輸出膨脹型防火涂料的厚度，在此之前的版本中膨脹型防火涂料僅能輸出等效熱阻但不能輸出涂料厚度。非膨脹型不需要設(shè)置該參數(shù)。

二、構(gòu)件抗火設(shè)計菜單

通過該菜單可查看梁柱構(gòu)件的耐火等級、耐火時間及防火涂料類別，或單獨指定梁柱構(gòu)件對應(yīng)的耐火等級、耐火時間及防火涂料類別。若要單獨修改或指定，則在對話框中設(shè)置好耐火等級、耐火時間及防火涂料類別，點擊“確定”后選中要指定的構(gòu)件即可。

一般可以由程序自動按防火規(guī)范確定，如果有特別的提高耐火性能的規(guī)定，則可以交互進行修改。

圖2構(gòu)件抗火設(shè)計對話框

三、防火設(shè)計結(jié)果查看

結(jié)構(gòu)計算完成后，可在“計算結(jié)果查詢”——“抗火設(shè)計”菜單、“構(gòu)件信息”菜單或“結(jié)果文件——防火計算書”中查看防火設(shè)計結(jié)果。防火設(shè)計結(jié)果圖分為“防火設(shè)計結(jié)果簡圖”和“火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)荷載比簡圖”，圖中構(gòu)件上各數(shù)據(jù)代表的含義見下方說明。

圖3防火設(shè)計結(jié)果簡圖

圖4火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)荷載比圖

圖5“構(gòu)件信息”中的防火設(shè)計結(jié)果

圖6防火設(shè)計計算書