附录七钢构件防火保护层厚度的计算

1.确定荷载等级C

$\200dpi \tiny C=\xi S/R$ （附7.1）

式中

$\inline S$ ：作用效应

$\inline R$ ：构件在室温下的最大承载力，梁应为室温下的截面全塑性弯矩，柱应为室温下的临界屈曲荷载。柱的临界屈曲荷载，应根据构件的长细比按现行国家标准《钢结构设计规范》（GBJ 17）附表3.3(对Q235)或附表3.6(对Q345)查出稳定系数 $\inline \varphi$ ，乘以柱载面的屈服承载力确定。

$\inline \xi$ ：欠载系数，可按附表7.1采用

附表7.1

构件的欠载载系数 $\inline \xi$
$\inline S/R$		0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
梁	静定梁一次超静定二次超静定	0.80 0.60 0.40	0.83 0.65 0.48	0.85 0.70 0.55	0.88 0.75 0.63	0.90 0.80 0.70	0.93 0.85 0.78	0.95 0.90 0.85	0.98 0.95 0.93	1.00 1.00 1.00
柱 0.85

2.确定钢构件的临界温度 $\inline T_{s}$

钢构件达到破坏极限状态时的钢材临界温度，可根据荷载等级C按附表7.2采用。当为偏心受压柱时， $\inline T_{s}\leq 550^{\circ}C$ 。

3.构件在规定的耐火极限时间内所需的保护层厚度 $\inline a$ ，应按下列公式计算：

$\200dpi \tiny a=0.0104\cdot \lambda \zeta \left ( \frac{T}{T_{s}-140}\right )^{1.3}$ (附7.2)

式中

$\inline T$ ：构件的耐火极限，按本规程表12.1.2确定；

$\inline \lambda$ ：厚涂型钢结构防火涂料或不燃性板型材的导热系数，以实测值为准，或按附表7.4采用

$\inline \zeta$ ：构件的截面系数，等于 $\inline l_{i}/A_{s}$ ，或 $\inline A_{i}/V$ 其中， $\inline l_{i}$ 为构件外周长度， $\inline A_{s}$ 为构件截面面积， $\inline A_{i}$ 为构件外周面积， $\inline V$ 为构件体积，按表7.3确定。

4.当保护层为重型材料或含水材料时，应按下列规定对厚度值修正：

(1)若 $\inline 2c\rho a\zeta > c_{s}\rho _{s}$ ，则为重型材料，应采用 $\inline \zeta _{mod}$ 代替式（附7.2）中的 $\inline \zeta$ ，重新计算 $\inline a$ 值。 $\inline \zeta _{mod}$ 按下式计算：

$\200dpi \tiny \zeta _{mod}=\frac{c_{s}\rho _{s}}{c_{s}\rho _{s}+(c\rho a\zeta )}$ （附7.3）

式中

$\inline c _{s}$ ：钢材的比热， $\inline c_{s}=0.520kj/kg^{\circ}C$ ；

$\inline \rho _{s}$ ：钢材的密度， $\inline \rho _{s}=7850kg/m^{3}$ ；

$\inline c$ 、 $\inline \rho$ ：防火保护材料的比热和密度，取实测值，按附表7.4和7.5采用。

(2)当含水保护材料的温度达100℃时，因水分蒸发而使构件温度滞后的值 $\inline t _{1}$ ，可按下式计算：

$\200dpi \tiny t_{1}=\frac{w\rho a^{2}}{5\lambda }$ （附7.4）

式中

$\inline w$ ：防火保护材料的平衡含水率，取实测值，或按附表7.5采用。

此时，用 $\inline t _{1}$ 修正式（附7.2）中的构件耐火极限 $\inline T$ ，重新计算 $\inline a$ 值。

附表7.2

钢材的临界温度 $\inline T _{s}$

$\inline T _{s}$ （℃）

300

305

310

315

320

325

330

335

340

345

350

355

360

365

370

375

380

385

390

395

400

0.778

0.772

0.776

0.761

0.754

0.748

0.742

0.736

0.729

0.723

0.716

0.710

0.700

0.696

0.690

0.683

0.676

0.668

0.661

0.654

0.647

405

410

415

420

425

430

435

440

445

450

455

460

465

470

475

480

485

490

495

500

505

0.639

0.632

0.624

0.616

0.608

0.601

0.593

0.584

0.576

0.568

0.560

0.551

0.543

0.534

0.525

0.516

0.507

0.498

0.489

0.480

0.470

510

515

520

535

530

535

540

545

550

555

560

565

570

575

580

585

590

595

600

605

610

0.461

0.451

0.441

0.431

0.422

0.411

0.401

0.391

0.380

0.370

0.359

0.348

0.337

0.326

0.315

0.304

0.292

0.231

0.270

0.259

0.243

615

620

625

630

635

640

645

650

655

660

665

670

675

680

685

690

695

699

－

0.238

0.228

0.219

0.210

0.202

0.194

0.187

0.180

0.173

0.167

0.161

0.155

0.149

0.144

0.139

0.134

0.129

0.126

－

附表7.3

保护层覆盖的钢构件的 $\inline \xi$

截面

周边喷涂

箱形覆盖

$\inline \frac{4b+2h-2t}{A_{s}}$

$\inline \frac{3b+2h-2t}{A_{s}}$

$\inline \frac{2(b+h)}{A_{s}}$

$\inline \frac{b+2h}{A_{s}}$

$\inline \frac{2b+2h}{A_{s}}$

$\inline \frac{b+2h}{A_{s}}$

$\inline \frac{2(b+h)}{A_{s}}$

$\inline \frac{b+2h}{A_{s}}$

附表7.4

各种防火材料在明火或高温条件下的热物理性质

材料

导热系数 $\inline \lambda (W/m^{\circ}C)$

比热 $\inline c(kj/kg^{\circ}C)$

薄涂型钢结构防火涂料

厚涂型钢结构防火涂料

石膏板

硅酸钙板

矿棉（岩棉）板

粘土砖、灰砂砖

加气混凝土

轻骨料混凝土

普通混凝土（无定形骨料为主）

普通混凝土（结晶形骨料为主）

—

0.09～0.12

0.02

0.10～0.25

0.10～0.20

0.40～1.20

0.20～0.40

0.30～0.90

1.30

1.70

—

1.7

—

1.0

1.0～1.2

1.2

附表7.5

各种防火保护材料的密度和平衡含水率

材料

密度 $\inline \rho (kg/m^{3})$

吸湿平衡含水率 $\inline w$ （重量%）

喷涂矿物纤维

石膏板

硅酸钙板

矿棉板

珍珠岩或蛭石板

加气混凝土

轻骨料混凝土

粘土砖、灰砂砖

普通混凝土（无定形骨料为主）

普通混凝土（结晶形骨料为主）

250～350

800

450～900

120～150

300～800

400～800

1600

2000

2000～2400

1.0

20.0

3.0～5.0

2.0

15.0

2.5

0.2

1.5

附录七 钢构件防火保护层厚度的计算

附录七钢构件防火保护层厚度的计算