防火保护层厚度的确定
出处：按学科分类—政治、法律 中国商业出版社《最新单位消防工作实务全书第二卷》第603页（3051字）
防火保护材料选定以后，保护层厚度的确定十分重要。厚度小了达不到国家规定的钢结构建筑物的耐火等级要求，厚度大了又会造成浪费。
保护层厚度的大小受许多因素的影响，如隔热材料的种类、钢构件的类型(是柱还是梁，还有构件的截面系数Hp／A)、荷载大小及要求达到的耐火极限等。确定保护层厚度的最好办法是进行构件耐火试验。试验时可采用实际构件，也可采用标准构件。构件的尺寸，试验条件与方法，制定标准等应遵循现行《建筑构件耐火性能试验方法》(GB9978－88)和《钢结构防火涂料通用技术条件》等有关标准的规定。
钢梁和钢柱则可按以下方法确定：
1．试验预测法
根据标准构件的耐火试验测定结果，按以下公式推算不同截面实际构件的防火保护层厚度值：
式中：d1——试验标准构件防火保护层厚度值(mm)；
d2——被推算的实际构件防火保护层厚度值(mm)；
W——单位长度钢构件重量(kg／m)；
D——防火保护层的接触面周长(mm)；
K——系数，对钢梁K=1，对钢柱(相应楼层)K=1．25。
此公式的适用范围为W／D≥22，d≥9mm，构件的耐火极限≥1h。
2．计算法
钢结构或构件达到破坏极限状态时的温度为临界温度，构件耐火极限就是它达到临界温度所需要的时间。
临界温度(Ts)与钢材的高温屈服点(fy)构件的特性与荷载大小(
)等有关，而构件的温升取决于它的截面系数(Hp／A)、钢材比热容(Cs)、保护材料的导热系数(λ)，表观密度(ρ)、含水率(β)和保护层厚度(d)。于是计算模式表示如图3－2－14。
图3－2－14 计算模式构件耐火时间t′≥规范要求的耐火极限
其计算步骤如下：
(1)确定荷载等级C。
式中：S——构件在火灾下的设计荷载效应；
Ru——构件在室温下的承载力，梁为室温下达到全塑性弯矩时的荷载，柱为室温下能够承受的临界屈服荷载，即根据构件长细比按《钢结构设计规范》(GBJ17－88)附表3．3(Q235F即A3F)或附表3．6(16Mn)查出的稳定系数Φ乘截面的屈服承载力确定；
K——荷载系数。
柱：K=0．85
(2)确定钢构件的临界温度TS。
临界温度是指钢构件达到破坏极限状态时的钢材温度。根据荷载等级C按表3－2－24采用。若为偏心受压柱，则Ts≤550℃。
表3－2－24 钢材的临界温度
(3)计十算构件在规定的耐火极限时间内所需的保护层厚度d。
式中：t——构件的耐火极限(从有关规范查出)；
λ——厚涂型钢结构防火涂料或不燃性板型材的导热系数，以实测值为准或按表3－2－23采用；
Hp／A——构件的截面系数。其中A为钢构件截面面积，Hp，为构件防火保护层的截面内周长，按表3－2－25确定；
表3－2－25 保护层覆盖的钢构件的Hp值
Ts——钢构件的临界温度。
(4)保护层为重型材料或含水材料时，对厚度值应作如下修正。
①若2cρdHp／A＞csρs，则为重型材料，应采用(Hp／A)mod代替式中的Hp／A，重新计算d值。
式中：cs——钢材的比热容，cs=0．520kJ／(kg·K)；
ρs——钢材的密度，ρs=7850kg／m3；
c、ρ——防火保护材料的比热容和密度，以实测值为准或按表3－2－23采用。
②含水保护材料的温度达100℃时，水分蒸发，使构件温度滞后tv：
式中：β——防火保护材料的平衡含水率，以实测值为准，或按表3－2－23采用。此时用tv值适当修正式中的t值，重新计算d值。
3．计算示例
例：设有一两跨，受均布荷载的Ⅰ字形梁：
跨度l=12m；荷载q=21kN／m；塑性截面抵抗矩Wp=1702×103mm3；钢材室温屈服点fv=235N／mm2；梁的截而系数Hp／A=110．03m；箱形包覆，防火材料导热系数λ=0．1W／(m·K)。
求：耐火极限为2．00h时的保护层厚度。
解：
(1)计算荷载等级C：
Mp=Wp·fy=1702×235×103=400kN·m
室温下的破坏荷载为：
(2)确定临界温度Ts：
查表3－2－24，由C=0．531得Ts=471℃。
(3)计算保护层厚度d：
