大空間火災考慮火焰輻射的升溫計算方法、不需要進行防火保護的鋼構(gòu)件、鋼索截面升溫計算

附錄A鋼結(jié)構(gòu)防火保護材料等效熱傳導系數(shù)試驗方法A.0.1試驗所需的防火涂料樣品取樣應按《色漆、清漆和色漆與清漆用原材料取樣》GB/T3186-2006的規(guī)定進行。A.0.2試件數(shù)量不少于3個。A.0.3試件由鋼板底材表面噴涂（或涂刷、涂抹）防火涂料而成（圖A.0.3），鋼板底材、熱電偶布置、涂層厚度及試件數(shù)量、規(guī)格、型號、涂層施工及養(yǎng)護等應符合下列規(guī)定：1鋼板底材采用Q235B鋼，規(guī)格尺寸為厚度16mm、長度300mm、寬度300mm，允許偏差為±0.5mm；2防火涂料施工前應在鋼板底材上安裝2個熱電偶，熱電偶熱端位于鋼板中間厚度處；3非膨脹防火涂料試件數(shù)量應為3個，涂層保護層厚度為20mm，允許偏差為±2mm；4膨脹防火涂料試件數(shù)量應為9個，其中3個試件的涂層干膜厚度為產(chǎn)品的最小允許使用厚度，3個試件的涂層干膜厚度為產(chǎn)品的最大允許使用厚度，3個試件的涂層干膜厚度為產(chǎn)品的中間使用厚度；涂層干膜厚度允許偏差為±10%，且不大于±0.1mm；5防火涂料施工、養(yǎng)護方法及養(yǎng)護時間應符合產(chǎn)品使用說明書的規(guī)定。圖A.0.3防火涂料等效熱傳導系數(shù)試件（單位：mm）A.0.4試驗的升溫條件、壓力條件、試驗室室內(nèi)空氣條件等試驗條件應符合《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》GB/T9978規(guī)定，試件為四面受火，且試件與爐壁（不包括附屬凸狀物）的凈空不小于200mm。A.0.5試驗開始前檢查試件，確定試件是否符合要求；并測量兩個主要受火面上防火涂層的厚度，每個面上不少于5個測點，取平均值作為該面的防火涂層厚度，且任一點的涂層厚度與平均值的偏差不得超過平均值的±20%（精確至0.1mm）。A.0.6試驗過程中應按《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》GB/T9978規(guī)定記錄爐內(nèi)溫度、試件鋼板的溫度以及試驗現(xiàn)象。在試驗過程中，達到下列條件之一時，試驗結(jié)束：1試件內(nèi)鋼板的平均溫度達到540℃；2對于非膨脹型防火涂料，試件受火時間達到4.0h；對于膨脹型防火涂料，試件的受火時間達到其耐火極限。A.0.7試驗的測量與觀察應符合下列規(guī)定：1爐內(nèi)溫度測量。爐內(nèi)溫度取為各爐溫測量熱電偶的平均值，爐溫測量按GB/T9978.1的有關規(guī)定進行，應連續(xù)測量或是每隔1min測量一次。2試件內(nèi)部溫度測量。試件內(nèi)部溫度應按GB/T9978.1的規(guī)定進行，溫度應連續(xù)測量或是每隔1min測量一次。3試驗現(xiàn)象觀察。對非膨脹型防火涂料，觀察試件涂層在試驗過程中的開裂、剝落等現(xiàn)象。對膨脹型防火涂料，觀察試件涂層在試驗過程中的膨脹等現(xiàn)象，并在試驗結(jié)束后測量涂層厚度，計算膨脹率。A.0.8防火保護層的等效熱阻按以下步驟計算確定：1計算每個試件鋼板內(nèi)部各測點的平均溫度；2按式(A.0.8)計算等效熱阻；3計算各厚度下3個試件等效熱阻的平均值，作為該厚度下膨脹型防火涂料涂層的等效熱阻。 (A.0.8)A.0.9防火保護層的等效熱傳導系數(shù)按以下步驟計算確定1計算每個試件鋼板內(nèi)部各測點的平均溫度；2按式(A.0.9)計算等效熱傳導系數(shù)；3計算3個試件的等效熱傳導系數(shù)平均值，作為非膨脹型防火涂料在標準火災下的等效熱傳導系數(shù)。 (A.0.9)式中：——防火保護層的等效熱阻[m2/(WK)]?！刃醾鲗禂?shù)[W/(mK)]；——防火保護層的厚度（m）；——鋼試件的平均溫度達到540℃的時間（s）；——試驗開始時試件鋼板的溫度（℃），可取20℃；——受火時刻試件的內(nèi)部溫度（℃），取540℃；——鋼板底材的厚度（m）。

附錄B大空間火災考慮火焰輻射的升溫計算方法B.0.1頂棚層空氣升溫受火焰輻射影響的臨界高度可按下式確定。(B.0.1)式中：Q——根據(jù)建筑物實際可燃物數(shù)量確定的火源功率設計值，MW；H——建筑頂棚層高度，m；A——大空間建筑地面面積，m2。B.0.2頂棚受火焰輻射區(qū)升溫應按本規(guī)范公式（5.1.3-1）確定，其中、和應按下列公式計算。(B.0.2-1)(B.0.2-2)(B.0.2-3)(B.0.2-4)式中：βast——火焰輻射增長系數(shù)按表B.0.2-1取值；r——頂棚層輻射影響區(qū)半徑，m；——火焰輻射非均勻系數(shù)，無量綱，按表B.0.2-2取值；——火災增長類型影響系數(shù)，無量綱，按表B.0.2-2取值。

表B.0.2-1系數(shù)βastQ（MW）H(m)火災增長類型Q（MW）H(m)火災增長類型慢速中速快速極速慢速中速快速極速240.00230.00400.00830.0148540.00130.00270.00550.010560.00200.00380.00720.013060.00140.00270.00550.010680.00180.00330.00660.011880.00140.00260.00500.0093100.00170.00310.00570.0096100.00130.00230.00460.0080120.00150.00260.00440.0067120.00130.00230.00420.0070150.00140.00210.00320.0041150.00100.00180.00360.0054160.00130.00190.00290.0039160.00100.00160.00260.0036180.00110.00170.00240.0032180.00100.00160.00240.0032200.00100.00150.00220.0013200.00100.00150.00230.00301040.00090.00190.00390.00771540.00080.00160.00340.006760.00090.00180.00370.007560.00070.00160.00330.005980.00080.00170.00340.006580.00070.00140.00290.0056100.00080.00160.00300.0055100.00060.00130.00260.0049120.00070.00140.00260.0044120.00060.00130.00250.0044150.00070.00130.00230.0036150.00070.00120.00220.0037160.00070.00130.00220.0034160.00070.00120.00210.0036180.00070.00120.00210.0030180.00070.00120.00210.0034200.00070.00120.00190.0028200.00070.00120.00210.00322540.00060.00120.00260.005260.00050.00120.00250.005080.00050.00110.00230.0044100.00050.00100.00200.0039120.00050.00090.00190.0035150.00050.00090.00170.0032160.00050.00090.00170.0031180.00050.00090.00160.0028200.00050.00080.00160.0026表B.0.2-2系數(shù)ηast、μastQ(MW)H(m)A(m2)500100030006000ηastμastηastμastηastμastηastμast240.2040.2140.1840.16460.4440.3940.3050.27580.6240.5540.4450.385100.7540.6840.5650.486120.8660.7950.6750.566150.9470.9160.8070.676160.9560.9260.8270.706180.9680.9560.8980.756540.2360.2160.1760.18660.4570.4070.3270.29780.6840.5760.4670.417100.8040.7060.5760.507120.8950.7950.6660.576150.9660.9090.7860.6761040.3260.2960.2160.23760.6250.5160.3970.35780.7840.6560.5360.477100.8840.7850.6360.546120.9340.8660.7150.606150.9630.9260.7950.6851540.4840.3660.2870.29760.7430.5960.4670.41780.8630.7360.5860.527100.9460.8260.6750.5962540.5570.4080.3480.36860.8070.6270.5280.49880.9270.7770.6470.608B.0.3垂直構(gòu)件表面的空氣升溫應按下列公式確定。QUOTET(x,z,t)-Tg(0)=Tz1-0.8(B.0.3-2)(B.0.3-3)(B.0.3-4)式中：——垂直構(gòu)件表面的空氣溫度，℃；——垂直構(gòu)件表面的煙氣溫度，按式（5.1.4-1）計算，℃；——垂直構(gòu)件表面的火焰輻射溫度，℃；μrd——系數(shù)，按表B.0.3-1取值；a1~a2——系數(shù)，按表B.0.3-2取值。表B.0.3-1系數(shù)μrdA(m2)Q(MW)2510152550068121116100058111112300046655600035555表B.0.3-2系數(shù)a1~a2Q(MW)a1a2×10-8a3a4×10-620.421.210.007-3.3250.431.240.013-5.15100.481.100.018-7.19150.511.050.014-5.33250.586.460.020-4.42

附錄C大空間火災下不需要進行防火保護的鋼構(gòu)件C.0.1大空間火災下，不小于火源中心軸到臨界水平距離的頂棚層范圍的基本鋼構(gòu)件不需要進行防火保護。表C.0.1頂棚層鋼構(gòu)件的臨界水平距離(m)明確定義，然后條文說明解釋來源，臨界高度地面面積(m2)頂棚距地面高度(m)小功率火災Q≤3.5MW中功率火災3.5MW<Q≤15MW大功率火災15MW<Q≤25MW50065————92.512不需保護1520100063.420——90.724.512不需保護——1520300062.519.722.49不需保護17.126.31214.532.81511.845.6207.618.2600062.314.729.49不需保護29.526.41218.723.41512.520.3209.215.3注：“—”指該參數(shù)條件的頂棚層范圍的鋼構(gòu)件防火保護應按本規(guī)范第6章相關條款驗算。其它參數(shù)條件下的鋼結(jié)構(gòu)保護，可偏于安全地按表C.0.1參數(shù)取值確定。

C.0.2大空間火災下，不小于火源中心軸到臨界水平距離的垂直鋼構(gòu)件不需要進行防火保護。表C.0.2垂直鋼構(gòu)件的臨界水平距離(m)地面面積(m2)頂棚距地面高度(m)小功率火災Q≤3.5MW中功率火災3.5MW<Q≤15MW大功率火災15MW<Q≤25MW50064————92121.5151.3201.3100042.461.391.3121.3151.3201.3300063.35.57.193.35.3——123.34.8153.33.4203.33.3600063.34.4793.33.75.2123.33.34.9153.33.34.8203.33.34.5注：“—”指該參數(shù)條件的建筑空間內(nèi)的垂直鋼構(gòu)件防火保護應按本規(guī)范第6章相關條款驗算。

附錄D鋼索截面升溫計算D.0.1無防火保護鋼索中心鋼絲的溫度應按下列公式計算。(D.0.1-1)(D.0.1-2)(D.0.1-3)(D.0.1-4)(D.0.1-5)(D.0.1-6)(D.0.1-7)(D.0.1-8)(D.0.1-9)式中：Tcw（t）——鋼索中心鋼絲的溫度(℃)；——鋼索表面與環(huán)境之間的輻射傳熱系數(shù)；αc——對流傳熱系數(shù)；纖維類燃燒火災取值25QUOTEαc=25W/（m2℃），烴類燃燒火災取50QUOTEαc=50W/(m2℃);——空腔輻射熱阻；——鋼索截面徑向?qū)釤嶙?；φ——外部環(huán)境與鋼索表面間的輻射角系數(shù)，取1.0；εs——綜合輻射系數(shù)，鋼索表面與環(huán)境之間取0.8，空腔壁間取0.67；——空腔壁面間角系數(shù)，取1.0；Tf——鋼索表面空氣溫度(℃)；Tb——鋼索表面溫度(℃)，取Tb≈Tf；Ti、Tj——分別為空腔i壁面和j壁面溫度(℃)，Ti=Tj≈Tf；λs——鋼材熱傳導熱系數(shù)，W/(m·℃)ci、ρi——分別為中心鋼絲外部的鋼絲與空腔組成的復合層的混合比熱容[J/(kg℃)]和混合密度(kg/m3)；csw、ρsw——分別為鋼絲的比熱容[J/(kg℃)]和密度(kg/m3)；ca——鋼索空腔中氣體的定容比熱容，取717J/(kg℃)；msw——單位長度鋼索的質(zhì)量（kg/m），取msw=ms；ma——單位長度鋼索空腔中氣體的質(zhì)量，取值7.21×10-6ms（kg/m）；Vsw、Va——分別為單位長度鋼索的鋼絲總體積和空腔總體積（m3/m）；ρa——標準大氣壓下空氣的密度，取1.29kg/m3；Fsw——單位長度鋼索外表面積（m2）；Vcw——單位長度中心鋼絲的體積（m3/m）；Fcw——單位長度中心鋼絲的外表面積（m2/m）;A1、A2、A3——分別為中心鋼絲外部的等效鋼絲總面積、等效空腔總面積和中心鋼絲面積（m2）,見圖D.0.1；r1、r2、r3——分別為 面積A1、A2等效圓環(huán)外徑和中心鋼絲半徑(m)，見圖D.0.1。(a)典型截面(b)等效截面圖D.0.1鋼索截面幾何參數(shù)

附錄E高溫下鋼管混凝土構(gòu)件核心混凝土的應力-應變關系1高溫下圓鋼管核心混凝土的應力-應變關系σcσ0