建筑钢结构防火技术规范 [附条文说明] GB51249-2017 建标库

6  钢结构的温度计算

6.1  火灾升温曲线

6.1.1  常见建筑的室内火灾升温曲线可按下列规定确定:

    1  对于以纤维类物质为主的火灾,可按下式确定:

    2  对于以烃类物质为主的火灾,可按下式确定:

式中:t——火灾持续时间(min);

      Tg——火灾发展到t时刻的热烟气平均温度(℃);

      Tg0——火灾前室内环境的温度(℃),可取20℃。

6.1.2  当能准确确定建筑的火灾荷载、可燃物类型及其分布、几何特征等参数时,火灾升温曲线可按其他有可靠依据的火灾模型确定。

6.1.3  当实际火灾升温曲线不同于标准火灾升温曲线时,钢结构在实际火灾作用下的等效曝火时间te可按实际火灾升温曲线、时间轴、时刻t直线三者所围成的面积与标准火灾升温曲线、时间轴、时刻te直线三者所围成的面积相等的原则经计算确定。

6.2  钢构件升温计算

6.2.1  火灾下无防火保护钢构件的温度可按下列公式计算。

式中:t——火灾持续时间(s);

      t——时间步长(s),取值不宜大于5s;

      TS——钢构件在时间(t,t+△t)内的温升(℃);

      TS、Tg——分别为t时刻钢构件的内部温度和热烟气的平均温度(℃);

      ρS、CS——分别为钢材的密度(kg/(m3)和比热[J/(kg·℃)];

      F/V——无防火保护钢构件的截面形状系数(m-1);

      F——单位长度钢构件的受火表面积(m2);

      V——单位长度钢构件的体积((m3);

      α——综合热传递系数[W/mm2·℃)];

      αc——热对流传热系数[W/(m2·℃)],可取25W/(m2·℃);

      αr——热辐射传热系数[W/(m2·℃)];

      εr——综合辐射率,可按表6.2.1取值;

      σ——斯蒂芬-波尔兹曼常数,为5.67×10-8W/(m2·℃4)。

表6.2.1综合辐射率εr

6.2.2  火灾下有防火保护钢构件的温度可按下式计算。

    1  当防火保护层为非轻质防火保护层,即2ρicidiFi>ρscsV时:

    2  当防火保护层为轻质防火保护层,即2ρicidiFi≤ρscsV时:

    对于膨胀型防火涂料防火保护层:

    对于非膨胀型防火涂料、防火板等防火保护层:

式中:ci——防火保护材料的比热容[J/(kg·℃)];

      ρi——防火保护材料的密度(kg/(m3);

      Ri——防火保护层的等效热阻(m2·℃/W);

      λi——防火保护材料的等效热传导系数[W/(m·℃)];

      di——防火保护层的厚度(m);

      Fi/V——有防火保护钢构件的截面形状系数(m-1);

      Fi——有防火保护钢构件单位长度的受火表面积(m2);对于外边缘型防火保护,取单位长度钢构件的防火保护材料内表面积;对于非外边缘型防火保护,取沿单位长度钢构件所测得的可能的矩形包装的最小内表面积;

      V——单位长度钢构件的体积((m3)。

6.2.3  在标准火灾下,采用轻质防火保护层的钢构件的温度可按下式近似计算;在非标准火灾下,计算采用轻质防火保护层的钢构件的温度时,火灾时间t应采用按本规范第6.1.3条确定的等效曝火时间te。

式中:t——火灾持续时间(s)。