消防安全技术实务：建筑钢结构构件的设计耐火极限

目录摘要： (2)一、钢结构建筑的特点 (3)1、钢材本身的特点 (3)2.钢结构建筑的应用优势 (3)二、钢结构建筑防火的研究与发展 (4)1、钢结构防火的研究历史 (4)三、钢结构高温下的结构与结构构件的性能变化 (7)四、钢结构建筑的防火设计(民用建筑+工业建筑) (7)1、钢结构构件的被动耐火保护 (7)五、钢结构建筑防火设计的意义 (9)参考文献： (9)钢结构建筑的防火摘要：随着钢结构建筑的快速发展，作为建筑的一个分支，现如今与砌体结构、钢筋混凝土结构一样是建筑的重要组成部分。

钢结构具有强度高、自重轻、抗震性好、施工污染少、可循环再生、使用率高等一系列优点。

可工业化生产，在工厂中预制后到现场整体装配，具备其他结构无法比拟的优点。

然而在这些优点的背后，也伴随着钢结构建筑致命弱点—耐火性能差，高温下虽不燃烧，但极易发生变形和破坏。

本文从钢材特点出发探讨了钢结构防火的研究与房展，以及钢结构防火设计的一些措施与注意事项。

关键词：钢结构、钢材、耐火、防火设计、正文引言:2010年11月15日14时，上海余姚路胶州路一栋高层公寓起火。

据附近居民介绍，公寓内住着不少退休教师，起火点位于10-12层之间，整栋楼都被大火包围着，楼内还有不少居民没有撤离。

大火导致58人遇难，另有70余人正在接受治疗。

事故原因已初步查明，是由无证电焊工违章操作引起的，施工作业现场管理混乱，存在明显抢工行为；事故现场违规使用大量尼龙网、聚氨酯泡沫等易燃材料；以及有关部门安全监管不力等问题。

2009年2月9日晚21时许，在建的央视新台址园区文化中心发生特大火灾事故，大火持续六小时，火灾由烟花引起。

在救援过程中消防队员张建勇牺牲，6名消防队员和2名施工人员受伤。

建筑物过火、过烟面积21333平方米，其中过火面积8490平方米，造成直接经济损失16383万元。

还有很多这样的案例，对于火灾，根据国标《消防基本术语》可以定义为在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害。

关于建筑钢结构的防火设计及保护方法摘要：在建筑施工中，建筑钢结构可以提高工程多样化的应用需求。

钢结构是现代建筑工程中普遍使用的一种结构形式。

钢结构建筑具有强度、刚度高，抗震性能强，稳定性好等优势，但其隔热、耐火性能较弱，在高温环境下极易坍塌。

为了全面提升建筑钢结构应用的安全性和稳定性，需要在建筑钢结构设计过程中，根据相关的规范和要求做好防火设计工作，进一步优化和提升建筑钢结构的防火性能，为后期建筑的安全使用提供有效的保障。

关键词：建筑钢结构；防火设计；保护方法引言随着装配式建筑的积极推进，钢结构迎来了新的发展机会。

钢结构应用要求不断提高，尤其是安全性、防火性、耐久性，深入分析建筑钢结构防火设计及保护，了解钢结构的火灾特点，结合钢结构建筑实际情况，遵循相应的规范和要求，做好防火设计与保护，进而提高建筑的防火性能，保障结构使用安全，有着重要的意义。

1钢结构建筑火灾危害分析作为现代建筑物施工中的主要材料，尽管钢结构属不可燃材料，然而钢材本身就为热良导体，极易导热、传热，通常在温度＞260℃的环境下钢结构屈服点、极限强度均会快速下降。

当温度＞400℃时，其屈服强度将快速下滑至室外温度强度的1/2。

温度＞650℃时，钢材将完全丧失刚度，强度，近似于零，此刻钢材将彻底失去承载力出现严重变形，无法继续工作。

钢结构建筑，其最大的缺点在于具有较差的耐火性能，倘若不对钢结构进行防火处理，即使钢材自身不会遇火燃烧，但高温环境之下其强度无法保证，一旦发生严重火灾，极易变形继而出现坍塌，为建筑物使用者带来巨大经济损失甚至人员伤亡，且严重阻碍消防部门的救火、救援行动。

2建筑钢结构防火设计要点2.1防火设计方法从钢结构防火设计实践分析，常用的防火设计方法如下：（1）耐火极限法。

受到设计荷载的影响，处于火灾状态时钢结构构件的实际耐火极限要求大于设计耐火极限。

在设计时使用tm≥td验算，构件的实际耐火极限可以通过试验测定，或者根据《建筑钢结构防火设计规范》GB51249-2017规定内容，开展相应的计算最终确定。

钢结构耐火极限2h钢结构在建筑领域中被广泛应用，其优势在于其高强度、耐久性和可靠性。

然而，在面临火灾的情况下，钢结构的火灾安全性成为人们关注的焦点。

本文将探讨钢结构的耐火极限为2小时的相关知识。

钢结构的耐火极限是指在火灾发生后，钢结构能够承受火焰和高温的侵袭，保持结构的稳定性和安全性的时间。

耐火极限的长短与钢材的种类、厚度以及结构形式等因素有关。

钢材的种类对耐火极限有很大影响。

一般来说，常用的结构钢材料如Q235、Q345等在火灾中的耐火极限较短，一般为15分钟至30分钟。

而采用耐火性能更好的特种钢材料如防火涂料处理的耐火钢材、耐火混凝土包覆的钢结构等，其耐火极限可达2小时甚至更长。

钢结构的耐火极限还与结构形式有关。

对于一些暴露在室外的钢结构，防火涂料是常用的防火措施之一。

防火涂料可以形成一层隔热层，阻隔火焰和高温对钢结构的侵袭，延长其耐火极限。

此外，钢结构中还可以加入耐火混凝土等阻燃材料，以增加结构的耐火性能。

钢结构的耐火极限为2小时意味着，在火灾发生后的前两个小时内，钢结构能够保持其稳定性和承载能力。

这对于人员疏散和灭火救援等工作提供了充足的时间窗口，增加了火灾事故的应对能力。

然而，需要注意的是，耐火极限只是钢结构的一项指标，其并不代表钢结构在火灾中不会受到任何损坏。

在火灾发生后，钢结构仍然会受到高温的影响，可能会发生变形、弯曲甚至部分熔化。

因此，在设计和施工过程中，还需采取其他的火灾防护措施，如设置防火墙、喷淋系统等，以增强钢结构的火灾安全性。

钢结构的耐火极限为2小时，取决于钢材的种类、厚度以及结构形式等因素。

钢结构的耐火性能对于保障人员生命安全和减少财产损失具有重要意义。

在实际应用中，还应综合考虑其他因素，采取适当的火灾防护措施，以确保钢结构在火灾中的安全性。

建筑钢结构防火设计规范及要点摘要：钢结构建筑因其自重轻，抗震性能好，装配化程度高，施工进度快等特点，近年来得到广泛应用。

钢材属于不燃烧材料，但在火灾条件下，通常钢材的临界温度仅为550℃，不加防护的钢结构耐火极限为15min左右，火灾时钢结构将会发生大的变形，从而失去承载能力。

因此，钢结构防火设计尤为重要。

本文根据GB50016—2014《建筑设计防火规范》（2018版）、GB51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》有关要求，将钢结构进行防火设计处理，防止钢结构在火灾中迅速升温发生变形而倒塌。

关键词：建筑；钢结构；防火设计；规范要点前言结合建筑钢结构防火设计相关新规范的施行和设计计算要求，本文对建筑防火设计相关的规范和基于结构耐火承载力极限状态验算的钢结构防火设计方法进行基本了介绍，并重点介绍了基于耐火验算的钢结构防火设计流程和设计要点。

1钢结构防火设计规范要求和流程鉴于实际工程中主要选用防火涂料为建筑钢结构防火保护措施，本节的内容主要基于国标钢结构防火规范和新版钢结构防火涂料规范两本规范及相关规范进行整理。

1.1强制性条文钢结构防火规范中的强制性条文有4条，分别为第3.1.1，3.1.2，3.1.3，3.2.1条，其中第3.2.1明确规定钢结构应按结构耐火承载力极限状态进行耐火验算与防火设计。

这意味着以往只规定建筑耐火等级、构件耐火极限和防火涂料选型的简易设计方法不再适用。

基于耐火承载力验算的钢结构防火设计由结构工程师承担，验算和设计成果不仅要反映在设计图纸上还需要以计算书的形式提供给消防主管部门或审图单位审核，并作为消防验收的依据之一。

钢结构防火涂料规范中第5.1.5条、第5.2节和第7章为强制性条文。

第5.1.5条分别规定了膨胀型和非膨胀型防火涂料涂层的最小施涂厚度;第5.2节规定了各类型防火涂料的性能要求，其中第5.2.3条中明确规定依据该规范基于标准钢梁的耐火试验结果(防火涂料涂层膜厚和构造措施)仅适用于同类型且截面系数更小的基材;第7章为产品检验规则的相关条文。

建筑钢结构防火设计规范及要点发布时间：2021-07-07T16:21:50.307Z 来源：《建筑实践》2021年3月第7期作者：彭靖[导读] 目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步彭靖云南省设计院集团有限公司 650000摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，作为一种常用的建筑钢结构材料，钢材虽然具备强度高、延性好、装配式施工方便等一系列的优点，但其防火性能较差。

钢结构在高温下会丧失承载能力，导致结构的破坏、局部或整体垮塌。

为保证钢结构建筑钢结构的火灾安全，为人员疏散、消防灭火救援、财产转移等创造充分的时间条件，建筑钢结构构件应具有一定的耐火极限。

随着《建筑钢结构防火技术规范》(GB51249—2017)、《钢结构防火涂料》(GB14907—2018)等新规范的发布与施行以及相关协会或团体标准的修订，钢结构防火设计方法发生了重大变化，由经验设计方法转变为基于结构构件耐火极限验算的量化设计方法。

对国内现行钢结构防火设计相关的规范体系进行了梳理，并介绍了典型钢结构防火设计方法和流程。

关键词：钢结构;防火设计;规范体系;防火涂料引言在社会不断进步、科技大力发展的背景下，建筑钢结构防火技术也开始在各种建筑钢结构设计中得到了应用。

而且，建筑钢结构防火技术的合理运用，也具有十分重要的作用。

因为，在建筑钢结构设计中，若是能够科学、合理地运用建筑钢结构防火技术，那么便可以在很大的程度上保障人们的生命财产安全，减少火灾事故的发生。

因此，从这个角度来看，在建筑钢结构设计中，加强建筑钢结构防火技术的有效运用，也就具有十分重要的意义。

在对建筑钢结构进行设计期间，防火设计属于重中之重的工作内容，对防火设备进行合理布控，可更好的规避火灾事故的发生，或者有效控制火灾发展的面积，降低火灾事故给造成的影响。

健康平安地度过一生是每个公民的理想状态，防火设计的科学性与合理性可为营造出安全舒适的生活条件，减少引发火灾的潜在风险，一旦有火灾出现应该立即采用科学适用的方式防止火灾的延伸，在最大程度上避免的伤亡。

消防安全技术实务：建筑钢结构耐火等级的设计要求钢结构自重轻、强度高、抗震性能好，便于工业化生产，施工速度快，是建筑中应用得主要结构形式之一。

但钢材热传导系数大，火灾情况下随着温度的升高，钢材强度下降，其承载力随之下降，致使钢结构不能承受外部载荷作用而失效破坏。

因此，钢结构的耐火性能较差。

为确保建筑钢结构的防火安全，《建筑钢结构防火技术规范》（GB 51249-2017），对工业与民用建筑中的钢结构以及钢管混凝土柱、压型钢板—混凝土组合楼板、钢与混凝土组合梁等组合结构（包括建筑中局部采用钢结构及上述组合结构的情况），制定了针对性的防火设计和保护措施要求。

（一）建筑钢结构构件的设计耐火极限对于钢结构而言，构件的设计耐火极限能否达到要求，是关系到建筑结构安全的重要指标。

钢结构构件的最低耐火极限要求，按厂房、仓库和民用建筑的相应耐火等级分别确定。

其中，柱间支撑的设计耐火极限应与柱相同，楼盖支撑的设计耐火极限应与梁相同，屋盖支撑和系杆的耐火极限应与屋顶承重构件相同。

钢结构节点的耐火性能及防火保护要求均不应低于被连接构件中要求最高者。

钢结构构件的设计耐火极限要求见表2-3-10。

表2-3-10 建筑钢结构构件的设计耐火极限注：1.建筑物中的墙等其他建筑构件的设计耐火极限应符合《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014,2018年版）的规定；2.一、二级耐火等级的单层厂房（仓库）的柱，其设计耐火极限可按上表规定降低0.50h；3.一级耐火等级的单层、多层厂房（仓库）设置自动喷水灭火系统时，其屋顶承重构件的设计耐火极限可按上表规定降低0.50h；4.吊车梁的设计耐火极限不应低于上表中梁的设计耐火极限。

（二）钢结构的防火保护措施通常，无防火保护钢构件的耐火时间为0.25-0.50h，达不到绝大部分建筑构件的设计耐火极限。

对此，应采取一定的防火保护措施，以延缓钢构件升温，提高其耐火极限。

外包防火材料是绝大部分钢结构工程采用的防火保护方法。

消防安全技术实务：厂房和仓库的耐火等级的特殊规定——部分厂房（仓库）的耐火等级要求厂房、仓库的耐火等级、建筑面积、层数等与其生产或储存的类型有着密不可分的关系。

对于一些特殊的工业建筑，《建筑设计防火规范》（GB 50016-2014,2018年版）对其厂房和仓库有最低耐火等级的要求。

1、高层厂房，甲、乙类厂房的耐火等级不应低于二级，建筑面积不大于300㎡的独立甲、乙类单层厂房可采用三级耐火等级的建筑。

由于高层厂房和甲、乙类厂房的火灾危险性大，火灾后果严重，应有较高的耐火等级。

对建筑面积较小的独立甲、乙类单层厂房，可以放宽至三级耐火等级建筑。

2、单、多层丙类厂房和多层丁、戊类厂房的耐火等级不应低于三级。

使用或产生丙类液体的厂房和有火花、赤热表面、明火的丁类厂房，其耐火等级均不应低于二级；当为建筑面积不大于500㎡的单层丙类厂房或建筑面积不大于1000㎡的单层丁类厂房时，可采用三级耐火等级的建筑。

使用或产生丙类液体的厂房及丁类生产中的某些工段，如炼钢炉出钢水喷出钢火花，从加热炉内取出赤热的钢件进行锻打，钢件在热处理油池中进行淬火处理，使油池内油温升高，都容易发生火灾。

对于三级耐火等级建筑，如屋顶承重构件采用木构件或钢构件，难以承受经常的高温烘烤。

这些厂房虽属丙、丁类生产，也要严格控制，除建筑面积较小并采取了防火分隔措施外，均需采用一、二级耐火等级的建筑。

3、使用或储存特殊贵重的机器、仪表、仪器等设备或物品的建筑，其耐火等级不应低于二级。

特殊贵重的设备或物品，为价格昂贵、稀缺设备、物品或影响生产全局或正常生活秩序的重要设施、设备，其所在建筑应具有较高的耐火性能。

特殊贵重的设备或物品主要有：（1）价格昂贵、损失大的设备。

（2）影响工厂或地区生产全局或影响城市生命线供给的关键设施，如热电厂、燃气供给站、水厂、发电厂、化工厂等的主控室，失火后影响大、损失大、修复时间长，也应认为是特殊贵重的设备。

（3）特殊贵重物品，如货币、金银、邮票、重要文物、资料、档案库以及价值较高的其它物品。

建筑专业、消防专业> 建筑钢结构防火技术规范[附条文说明] GB51249-20171总则1.0.1为了合理进行建筑钢结构防火设计，保证施工质量，规范验收和维护管理，减少火灾危害，保护人身和财产安全，制定本规范。

1.0.2本规范适用于工业与民用建筑中的钢结构以及钢管混凝土柱、压型钢板-混凝土组合楼板、钢与混凝土组合梁等组合结构的防火设计及其防火保护的施工与验收。

不适用于内置型钢混凝土组合结构。

1.0.3建筑钢结构的防火设计及其防火保护的施工与验收，除应符合本规范的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号2.1术语2.1.1耐火钢fire-resisant steel在600℃温度时的屈服强度不小于其常温屈服强度2/3的钢材。

2.1.2钢管混凝土柱concrete-filled steel tubular column在钢管中填充混凝土而形成且钢管及其核心混凝土能共同承受外荷载作用的结构构件。

2.1.3钢与混凝土组合梁composite steel and concrete beam由混凝土翼板和钢梁通过抗剪连接件组合而成，并能整体受力的梁。

2.1.4压型钢板组合楼板steel deck-concrete composite slab在压型钢板上浇筑混凝土，并能共同受力的楼板。

2.1.5截面形状系数section factor钢构件的受火表面积与其相应的体积之比。

2.1.6标准火灾升温曲线standard fire temperature-time curve在标准耐火试验中，耐火试验炉内的空气平均温度随时间变化的曲线。

2.1.7标准火灾standard fire热烟气温度按标准火灾升温曲线确定的火灾。

2.1.8等效曝火时间equivalent time of fire exposure钢构件受标准火灾作用后的温度与其受实际火灾作用时达到相同温度的时间。

2.1.9温度效应temperature effects on structural behavior结构（构件）因其温度变化所产生的结构内力和变形。

建筑构件的耐火极限在建筑结构中，耐火性能是非常重要的考虑因素之一。

耐火极限是指建筑构件在火灾发生时能够承受的最长时间。

耐火极限通常是通过一系列实验来确定的，以确保建筑能够在火灾发生时提供足够的安全逃生时间。

本文将介绍建筑构件耐火极限的相关内容。

首先，耐火极限的确定是通过耐火试验来进行的。

耐火试验通常分为两种类型：构件试验和耐火性试验。

构件试验是将实际建筑构件置于火焰中进行耐火性能测试。

而耐火性试验则是通过实验室中的实验来测定建筑材料的耐火性能。

这些试验通常通过对温度、火焰高度和时间等参数的控制来进行。

耐火极限的评估主要依赖于三个因素：材料的种类、构件的尺寸和火焰的温度。

不同的建筑材料具有不同的耐火性能。

例如，混凝土具有很好的耐火性能，能够承受高温的作用。

而钢结构的耐火性能相对较差，火灾时容易失去承载力。

因此，在设计建筑结构时，需要根据不同材料的耐火极限来进行选择。

此外，构件的尺寸也对耐火极限的确定有影响。

通常情况下，构件的厚度越大，其耐火极限就越长。

这是因为较厚的构件可以在火灾中形成保护层，从而延迟火焰的渗透。

因此，在设计建筑结构时，应根据不同构件的功能和火灾风险来确定其尺寸。

火焰的温度也是耐火极限的重要参数之一。

通常情况下，耐火极限与火焰温度呈正相关关系。

高温的火焰能够更快地破坏建筑材料的结构，因此建筑耐火极限应根据当地火灾风险以及建筑的用途来确定。

在实际应用中，建筑构件的耐火极限通常通过耐火等级来表达。

耐火等级即表示构件能够承受的最长时间，通常以分钟为单位。

例如，耐火等级为60分钟的构件表示在火灾发生时能够保持原有结构稳定的时间为60分钟。

建筑构件的耐火极限的评估对于确保建筑的安全性至关重要。

建筑结构中的每个构件都需要有足够的耐火性能，以保证在火灾发生时能够提供足够的逃生时间和安全疏散通道。

因此，在建筑结构设计和材料选择过程中，需要充分考虑耐火极限的要求。

总之，在建筑结构中，耐火极限的概念是非常重要的。

第三章建筑分类与耐火等级学习要求通过本章的学习，应了解建筑的不同分类；熟悉建筑材料燃烧性能及分级；掌握建筑构件的燃烧性能和耐火极限的相关知识以及建筑耐火等级要求。

据统计，全世界火灾造成的经济损失约占社会总产值的0.2%，而其中建筑火灾约占火灾总数的75%，经济损失更是占总数的86%，可见建筑火灾是防范的重点。

了解和掌握建筑常识及相关建筑防火、灭火内容，是做好建筑消防安全工作的前提。

第二节建筑材料的燃烧性能及分级建筑材料的燃烧性能直接关系到建筑物的防火安全，很多国家均建立了相应的建筑材料燃烧性能分级体系。

我国从1985年起启动了对建筑材料燃烧性能分级体系及相关试验方法的研究，并于1987年首次发布了强制性国家标准《建筑材料燃烧性能分级方法》（GB 8624-88），同时还制定了相关的试验方法标准。

经过多年的实践，该标准对我国防火规范的贯彻实施发挥了重要的作用。

根据《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB 8624-2012），本节将对建筑材料的燃烧性能分级相关内容进行介绍。

一、建筑材料的燃烧性能分级随着火灾科学和消防工程学科领域研究的不断深入和发展，材料及制品燃烧特性的内涵也从单纯的火焰传播和蔓延，扩展到材料的综合燃烧特性和火灾危险性，包括燃烧热释放速率、燃烧热释放量、燃烧烟密度以及燃烧生成物毒性等参数。

国外（欧盟）在火灾科学基础理论发展的基础上，建立了建筑材料燃烧性能相关分级体系，分为A1、A2、B、C、D、E、F七个等级。

按照《建筑材料及制品燃烧性能分级》（GB 8624-2012），我国建筑材料及制品燃烧性能的基本分级为A、B 1、B2、B3，规范中还明确了该分级与欧盟标准分级的对应关系。

（一）建筑材料及制品的燃烧性能等级建筑材料及制品的燃烧性能等级见表2-3-2。

表2-3-2 建筑材料及制品的燃烧性能等级（二）建筑材料及制品燃烧性能等级判据的主要参数及概念（1）材料。

材料是指单一物质或均匀分布的混合物，如金属、石材、木材、混凝土、矿纤、聚合物。