钢结构防火设计总结及常见问题

防火涂料设计思路总结及常见设计问题

张庐，浙江汇丰建设工程检测有限公司

一、常用设计及检验流程

二、几个重要知识点

    1，等效热阻是标准耐火试验得到的一个防火涂料特性值，见GB51249-2017基本公式5.3.1和5.3.2。大意是标准试件在指定荷载下，内部温度由20°C升到540°C时，刷涂一定厚度某涂料时的耐火时间对应的一个值就是等效热阻。标准耐火试验中，涂料性能越好或刷涂厚度越大，则等效热阻值越大。

    2，等效热阻和标准耐火试验中标准试件(工36b)的耐火极限(耐火时间)为一一对应关系, 即等效热阻为0.0952时，耐火试验中试件的耐火极限为60min, 等效热阻为0.3165时，耐火试验中试件的耐火极限为150min........

    3，截面形状系数是截面表面积与体积之比，大意是相同防火刷涂厚度下，构件形状系数越大，升温越快(耐火时间越短)。

    4，相同防火刷涂厚度、相同截面的构件，构件受力越大，耐火极限越短。具体见GB51249-2017第七章。

    5，对于厚型涂料，设计需提出耐火极限，以及涂料厚度和等效热传导系数两项指标 (等效热阻= 涂料厚度/等效热传导系数) 。 对于薄型涂料，设计仅提出耐火极限和等效热阻即可。 见GB51249-2017基本公式5.3.1和5.3.2。

    6，目前常见防火设计思路大概是：对同一种耐火极限的构件，假定等效热阻后，软件前处理计算各构件的形状系数和临界温度，软件计算分析中考虑构件内力按承载力法及临界温度法计算，后处理中显示不足构件(构件形状系数大且受力较大的构件)。提高等效热阻后，再次计算，直至最不利构件满足为止(此时其余大部分构件计算均有富裕)。

三、常见设计、检验中问题

    问题1：设计文件中，只提出要求耐火极限大于XX小时，要求标准耐火试验的耐火时间大于XX小时，对不对？

    答：不对。因为耐火试验的构件采用工36b,形状系数142.1。按标准耐火试验的耐火时间所确定的厚度刷涂，会导致实际工程中形状系数大于工36b且受力较大的构件刷涂厚度不足(比如某构件形状系数200，则按工36b标准试验得到的等效热阻会小于某构件经计算所需的最低等效热阻)。

    问题2：设计文件中，提出要求耐火极限大于XX小时，同时要求刷涂厚度XXmm，未要求等效热阻，对不对？

    答：不对。道理同问题1，会导致实际工程中形状系数大于工36b且受力较大的构件刷涂厚度不足。举例如下：

    实际工程中构件甲，设计耐火极限1h，按等效热阻为0.1计算时，防火计算满足。

    标准耐火试验中涂料厚度0.9mm，耐火时间60min,等效热阻为0.0952。虽然试件耐火时间60min满足要求，但等效热阻为0.0952 <计算热阻0.1，构件甲按此厚度0.9mm刷涂，不能满足设计要求。 < pan>

    标准耐火试验中刷涂厚度1.1mm，耐火时间75min,等效热阻0.1085>计算热阻0.1。构件甲按此厚度刷涂，满足。即该型号的涂料，按试验耐火时间达到75min(注意不是60min)时的刷涂厚度1.1mm，方满足实际工程中构件甲设计耐火极限1h的要求。

    问题3：防火涂料型式报告，只提供标准耐火试验的耐火时间，不提供等效热阻，对不对？

    答：不对。道理同问题2，会导致形状系数大于工36b且受力较大的构件刷涂厚度不足。比如某工程采用薄壁构件(形状系数较大)，其耐火极限要求1h，在标准耐火试验中，标准试件耐火时间需超过1h才能满足(为达到设计等效热阻)。