《建筑钢结构防火设计规程》.docx
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《建筑钢结构防火设计规程》
上海市建设和管理委员会文件
沪建建（2000）第0544号
关于批准《建筑钢结构防火设计规程》
为上海市工程建设规范的通知
各有关单位：
根据我委沪建建（98）第0088号文下达的上海市工程建设规范编制计划的要求，由同济大学、上海市消防协会主编的《建筑钢结构防火设计规程》，经有关专家审查和我委审核，现批准为上海市工程建设推荐性规范，统一编号为DG/TJ08-008-2000，自2000年10月1日起实施。
该推荐性规范由上海市工程建设标准办公室负责组织实施，同济大学负责解释。
上海市建设和管理委员会
二○○○年八月六日
1总则
1.0.1为减轻钢结构在火灾中的破坏，避免钢结构建筑在火灾中局部和整体倒塌造成人员伤亡及疏散和灭火困难，减少火灾后钢结构的修复费用与间接经济损失，安全、经济、合理地对钢结构采取防火保护措施，特制订本技术规程。
1.0.2本规程适用于下列新建、扩建和改建的各类钢结构建筑和其它建筑中的钢结构构件：
1、民用钢结构建筑；
2、工业用钢结构建筑；
3、工业和民用建筑中的钢结构构件。
1.0.3在进行钢结构防火技术设计时，除执行本《规程》规定外，还应符合国家、行业和上海市现行的有关标准的规定。
2符号和术语
2.1符号
ξ—构件的荷载等级α—系数αb—系数αc—以对流方式由空气向构件表面传热的传热系数αr—以辐射方式由空气向构件表面传热的传热系数αs—钢材的热膨胀系数βm,βt—等效弯矩系数δ—构件的特征变形χT—高温下钢材弹性模量折减系数ηT—高温下钢材强度折减系数λ—构件的长细比λi—保护层的导热系数
λs—钢材的导热系数
ρi—保护层的密度
ρs—钢材的密度
γF—温度效应的分项系数
γG—永久荷载分项系数
γQi—楼面或屋面活载分项系数
γR—钢材抗力分项系数或钢材抗火设计强度调整系数
γW—风载分项系数
γX—塑性发展系数
—常温下对应长细比和截面类型的轴心受压柱的稳定
系数
bT—高温下钢梁的整体稳定系数
T—高温下轴心受压构件的稳定系数
yT—高温下工字形截面梁下翼缘关于y轴的稳定系数
△t—时间增量
△T—构件或结构的温度变化A—构件截面面积Af—一个翼缘截面面积AW—梁腹板截面面积B—构件单位长度综合传热系数Bn—与梁连接有关的常数cs—钢材的比热容ci—保护层的比热CG、CQi、CW、CF—分别为永久荷载、楼面或屋面活载、风载
和温度影响的效应系数di—保护层厚度
E—常温下钢材的弹性模量
ET—高温下钢材的弹性模量
f—常温下钢材的设计强度
F—构件单位长度的受火表面积
Fi—单位构件长度的保护层的内表面积
fy—常温下钢材的屈服强度
fyT—高温下钢材的屈服强度
Gk—永久荷载标准值
h—构件的截面高度
hw—梁腹板的高度I—受火构件截面惯性矩If—梁下翼缘绕y轴的惯性矩l—构件的长度或跨度l0—构件的计算长度
Mfi—按等效作用力分析得到的受火构件的杆端弯矩
Mp—塑性弯矩
MT—受火构件的杆端温度弯矩
ML、MR—分别为构件两端的温度弯矩
Mx—构件的最大弯矩设计值N—构件轴力设计值
NEXT—高温下的欧拉临界力Nf—按等效作用力分析得到的受火构件的轴力NT—受火构件的轴向温度内力P—保护层中所含水份的百分比q—梁所受的均布荷载或等效均布荷载
Qki—楼面或屋面活载标准值
R—常温下结构或构件的最大承载力
Rd—高温下结构或构件的承载力
S—荷载组合效应
Sf—梁下翼缘关于X轴的面积矩
Sm—高温下结构或构件内的组合效应
t—时间
t′—构件温度达到100℃的时间
td—结构或构件的耐火时间
tm—结构或构件的耐火极限
tv—延迟时间
tw—梁腹板的厚度
T0—受火前构件的内部温度
T1、T2—受火构件两侧或上下翼缘的温度
Td—结构或构件的临界温度
T′g—实际室内火灾升温
Tg（0）—火灾发生前的室内平均空气温度
Tg—对应t时刻的室内平均空气温度
Ts—钢构件温度
Tm—耐火时间内结构或构件的最高温度
Ts0—火灾前构件的初始温度
V—单位长度构件的体积
vs—钢材的泊桑比
Wk—风载标准值
Wp—截面塑性抵抗拒
Wx—绕X轴的毛截面抵抗拒
lg（x）—以10为底的对数函数。
2.2术语
2.2.1耐火极限durationoffireresistance
建筑构件按时间一温度标准曲线进行耐火试验，从受到火的作用时起，到失去支持能力或完整性被破坏或失去隔火作用时止的这段时间，用小时表示。
2.2.2不燃烧体non-combustiblemember
用不燃烧材料做成的建筑构件。
不燃烧材料系指符合国家标准GB8624《建筑材料燃烧性能分级方法》中规定的A级材料。
2.2.3难燃烧体hard-combustiblemember
用难燃烧材料做成的建筑构件或用燃烧材料做成而用不燃烧材料做保护层的建筑构件。
难燃烧材料系指符合国家标准GB8624《建筑材料燃烧性能分级方法》中规定的B1级材料。
2.2.4燃烧体combustiblemember用可燃烧材料作成的建筑构件。
可燃烧材料系指符合国家标准GB8624《建筑材料燃烧性能分级方法》中规定的B2、B3级材料。
2.2.5重要公共建筑importantpublicbuilding性质重要、人员密集、发生火灾后损失大、影响大、伤亡大的公共建筑。
（如：
省、市级以上的机关办公楼，电子计算机中心，通讯中心，宾馆，大型商场、超市、体育馆、展览厅、影剧院、娱乐场所等）。
2.2.6火灾荷载密度fireloaddensity
单位楼面面积上可燃物折算成标准木材的质量，单位为kg/m2。
标准木材的燃烧热值为18.4MJ/kg。
2.2.7标准火灾升温standardfire
指国际标准组织标准ISO834给出的用于进行耐火试验的炉内平均空气温度与时间的关系曲线。
2.2.8等效曝火时间equivalenttimeoffireexposure
在非标准火灾升温条件下，火灾在时间t内对构件或结构的作用与标准火灾在时间te对同一构件或结构（外荷载相同）的作用相同，这段时间te被称为等效曝火时间。
2.2.9临界温度criticaltemperature
指外荷载作用下的构件或结构，若在火灾时所有构件沿构件和截面均匀升温，构件或结构达到抗火承载力极限状态时构件截面上的温度。
2.2.10抗火承载力极限状态limitstateforfireresistance
火灾下随着构件或结构内部温度的升高，构件或结构的承载力下降，当构件或结构的承载力下降到与外荷载作用（包括温度作用）产生的组合效应相等时的状态称为抗火承载力极限状态。
2.2.11荷载等级loadlevel或loadratio
达到抗火承载力极限状态时，构件或结构上的作用效应大小与该构件或结构在常温下的承载力之比。
2.2.12裙房skirtbuilding
与高层建筑相连的建筑高度不超过24米的附属建筑。
3钢结构耐火极限要求
3.1建筑分类
3.1.1厂房根据其生产的火灾危险性，可按表3.1.1分类。
表3.1.1生产的火灾危险性分类
生产类别
火灾危险性特征
甲
使用或产生下列物质的生产
1、闪点小于28℃的液体
2、爆炸下限小于10%的气体
3、常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质
4、常温下受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
5、遇酸、受热、撞击、摩擦、催化以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
6、受撞击、摩擦或与氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质
7、在密闭设备内操作温度等于或超过物质本身自燃点的生产
乙
使用或产生下列物质的生产
1、闪点大于等于28℃小于60℃的液体
2、爆炸下限大于等于10%的气体
3、不属于甲类的氧化剂
4、不属于甲类的化学易燃危险固体
5、助燃气体
6、能与空气形成爆炸性混合物的浮游状态的粉尘、纤维、闪点大于等于60℃的液体雾滴
丙
使用或产生下列物质的生产
1、闪点大于等于60℃的液体
2、可燃固体
丁
具有下列情况的生产
1、对非燃烧物质进行加工，并在高温或熔化状态下经常产生强辐射热、火花或火焰的生产。
2、利用气体、液体、固体作为燃料或将气体、液体进行燃烧作其它用的各种生产
3、常温下使用或加工难燃烧物质的生产
戊
常温下使用或加工非燃烧物质的生产
注：
1、在生产过程中，如使用或产生易燃、可燃物质的量较少，不足以构成爆炸或火灾危险时，可以按实际情况确定其火灾危险性的类别；
2、一座厂房内或防火分区内有不同性质的生产时，其分类应按火灾危险性较大的部分确定，但火灾危险性大的部分占本层或本防火区面积的比例小于5%（丁、戊类生产厂房的油漆工段小于10％），且发生事故时不足以蔓延到其它部位，或采取防火措施能防止火灾蔓延时，可按火灾危险性较小的部分确定；
3、丁、戊类生产厂房的油漆工段，当采用封闭喷漆工艺时，封闭喷漆空间内保持负压，且油漆工段设置可燃气体浓度报警系统或自动抑爆系统时，油漆工段占其所在防火分区面积的比例不应超过20％。
3.1.2仓库根据其储存物品的火灾危险性，可按表3.1.2分类。
表3.1.2储存物品仓库的火灾危险性
储存物品分类
火灾危险性特征
甲
1、闪点小于28℃的液体
2、爆炸下限小于10%的气体，以及受到水或空气中水蒸汽的作用，能产生爆炸下限小于10%气体的固体物质
3、常温下能自行分解或在空气中氧化即能导致迅速自燃或爆炸的物质
4、常温下受到水或空气中水蒸汽的作用能产生可燃气体并引起燃烧或爆炸的物质
5、遇酸、受热、撞击、摩擦以及遇有机物或硫磺等易燃的无机物，极易引起燃烧或爆炸的强氧化剂
6、受撞击、摩擦或氧化剂、有机物接触时能引起燃烧或爆炸的物质
乙
1、闪点大于等于28℃小于60℃的液体
2、爆炸下限大于等于10%的气体
3、不属于甲类的氧化剂
4、不属于甲类的化学易燃危险固体
5、助燃气体
6、常温下与空气接触能缓慢氧化，积热不散引起自燃的物品
丙
1、闪点大于等于60℃的液体
2、可燃固体
丁
难燃烧物品
戊
非燃烧物品
注：
难燃物品、非燃物品的可燃包装重量超过物品本身重量1/4时，其火灾
危险性应为丙类。
3.1.3高层民用建筑根据其使用性质、火灾危险性、疏散和扑救难度可按表3.1.3分类。
表3.1.3高层民用建筑分类
名称
一类
二类
居住建筑
高级住宅
十九层及十九层以上的普通住宅
十层到十八层的普通住宅
建筑
1、医院
2、高级旅馆
3、建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000m2的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼
4、建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1500m2的商住楼
5、中央级和省级（含计划单列市）广播电视楼
6、网局级和省级（含计划单列市）电力调度楼
7、省级（含计划单列市）邮政楼、防火指挥调度楼
8、藏书超过100万册的图书馆、书库
9、重要的办公楼、科研楼、档案楼
10、建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等
1、除一类建筑以外的商业楼、展览楼、综合楼、电信楼、财贸金融楼、商住楼、图书馆、书库
2、省级以下的邮政楼、防灾指挥调度楼、广播电视楼、电力调度楼
3、建筑高度不超过50m的教学楼、普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等。
3.2建筑物的耐火等级
3.2.1单、多层建筑的耐火等级分为四级，高层建筑的耐火等级分为一、二两级，其建筑构件的燃烧性能和耐火极限不应低于表3.2.1的规定。
表3.2.1单、多层、高层建筑构件的燃烧性能和耐火极限
燃烧性能耐火等级
和耐火极限（h）
构件名称
单、多层建筑
高层建筑
一级
二级
三级
四级
一级
二级
柱
支承多层的柱
不燃烧体
3.00
不燃烧体
2.50
不燃烧体
2.50
不燃烧体
0.50
不燃烧体
3.00
不燃烧体
2.50
支承单层的柱
不燃烧体
2.50
不燃烧体
2.00
不燃烧体
2.00
燃烧体
梁
不燃烧体
2.00
不燃烧体
1.50
不燃烧体
1.00
难燃烧体
0.50
不燃烧体
2.00
不燃烧体
1.50
楼板
不燃烧体
1.50
不燃烧体
1.00
不燃烧体
0.50
难燃烧体
0.25
不燃烧体
1.50
不燃烧体
1.00
屋顶承重构件
不燃烧体
1.50
不燃烧体
0.50
燃烧体
燃烧体
疏散楼梯
不燃烧体
1.50
不燃烧体
1.00
不燃烧体
1.00
燃烧体
注：
预制钢筋混凝土构件的节点缝隙或金属承重构件节点的外露部位，必须加设防火保护层，其耐火极限不应低于表3.2.1相应建筑构件的耐火极限。
3.2.2钢结构构件应采用外包敷不燃烧体或喷涂防火涂料等防火保护措施，其耐火极限不应低于表3.2.l和本节的有关规定。
3.2.3单、多层甲类厂、库房和乙类厂房的耐火等级不应低于二级，单、多层乙类、丙类库房耐火等级不宜低于二级。
3.2.4单、多层丙类厂房耐火等级不宜低于二级。
单层丙类厂房中设有自动喷水灭火系统全保护时，其各构件可不采取防火保护措施，其耐火等级可视为二级。
多层丙类厂房中设自动喷水灭火系统全保护时，其柱、梁的耐火极限可按表3.2.1中相应的规定降低0.5h。
3.2.5单层、多层、高层丁、戊类厂、库房中各构件可不采取防火保护措施，其耐火等级可视为二级，但使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位，其耐火极限不应低于表3.2.1中的规定。
3.2.6单层、多层重要的公共建筑应采用一、二级耐火等级。
当建筑物中设自动喷水灭火系统全保护时，其柱、梁的耐火极限可按表3.2.1中相应的规定降低0.5h。
3.2.7单层、多层一般公共建筑、居住建筑的耐火等级不应低于二级。
当建筑物中设自动喷水灭火系统保护时，其各建筑构件的耐火极限可按表3.2.1中相应的耐火极限降低一半。
3.2.8单、多层重要的公共建筑和甲、乙、丙类厂、库房及高层建筑（包括裙房、中庭）的屋顶承重构件，当设有自动喷水灭火系统保护时，可不采取其他防火保护措施。
丁、戊类厂、库房（使用甲、乙、丙类液体、可燃气体的部位除外）和单、多层一般公共建筑、居住建筑的屋顶承重构件可不采取防火保护措施。
3.2.9一类高层建筑的耐火等级应为一级。
3.2.10高层工业建筑（丁、戊类除外）、二类高层民用建筑和裙房的耐火等级不应低于二级。
当建筑物中设自动喷水灭火系统、火灾自动报警系统全保护时，其柱、梁的耐火极限可按表3.2.1中相应的规定降低0.5h。
3.2.11压型钢板在楼板中仅起模板作用时，可不采取防火保护措施。
压型钢板在楼板中起承重作用时应采取防火保护措施，但压型钢板—混凝土组合楼板的耐火极限不低于本节有关规定时，可不采取防火保护措施。
3.2.12建筑物的承重钢结构中灌注防冻、防腐并能循环的溶液，且建筑中设自动喷水灭火系统全保护时，其承重结构可不再采取其它防火保护措施。
3.2.13多层、高层建筑中当设有自动喷水灭火系统全保护（包括封闭楼梯间、防烟楼梯间），高层建筑的防烟楼梯间及其前室设正压送风系统时，楼梯间中的钢结构可不采取其它防火保护措施。
4钢材及防火被覆材料特性
4.1钢材
4.1.1高温下钢材的有关物理参数可按表4.1.1选用。
表4.1.1高温下钢材的物理参数
参数名称
代号
数值
单位
热膨胀系数
αs
1.4×10-5
m/（mK）
导热系数
λs
45.0
W/（mK）
比热
cs
600
J/（kgK）
密度
ρs
7850
kg/m3
泊桑比
vs
0.3
4.1.2高温下钢材的弹性模量可按下式计算：
ET=χTE（4.1.2-1）
式中χT—高温下钢材弹性模量折减系统，也可按表4.1.2
选用；
χT=-1.72×10-12Ts4+11.8×10-9Ts3-34.5×10-7Ts2+
15.9×10-5Ts+1（Ts≤600℃）（4.1.2-2）
Ts—温度（℃）；
ET—温度为Ts时钢材的弹性模量；
E—常温下钢材的弹性模量。
表4.1.2高温下钢材弹性模量折减系数χT
Ts（℃）
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
xT
0.989
0.986
0.983
0.980
0.977
0.974
0.971
0.968
0.964
0.961
Ts（℃）
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
xT
0.957
0.953
0.950
0.945
0.941
0.937
0.932
0.927
0.922
0.916
Ts（℃）
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
xT
0.910
0.904
0.897
0.889
0.881
0.872
0.862
0.851
0.839
0.826
Ts（℃）
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
xT
0.812
0.797
0.781
0.763
0.743
0.722
0.698
0.673
0.646
0.617
Ts（℃）
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
xT
0.585
0.551
0.515
0.475
0.433
0.388
0.339
0.288
0.232
0.173
4.1.3高温下钢材的屈服强度可按下式计算：
fyT=ηT·fy（4.1.3-1）
式中ηT—高温下钢材强度折减系数，也可按表4.1.3采用；
Ts
Ts
1750
ηT=1+（Ts≤600℃）（4.1.3-2）
767ln（）
fyT—温度为Ts时钢材的屈服强度；
fy—常温下钢材的屈服强度，可按下式确定；
fy=γRf（4.1.3-3）
f—常温下钢材的强度设计值；
γR—钢材抗力分项系数，近似取γR=1.1。
表4.1.3高温下钢材强度折减系数ηT
Ts（℃）
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
ηT
0.948
0.942
0.935
0.928
0.920
0.913
0.905
0.897
0.888
0.880
Ts（℃）
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
ηT
0.871
0.862
0.852
0.842
0.832
0.822
0.812
0.801
0.790
0.778
Ts（℃）
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
ηT
0.766
0.754
0.742
0.729
0.716
0.703
0.690
0.676
0.661
0.647
Ts（℃）
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
ηT
0.632
0.616
0.600
0.584
0.568
0.551
0.534
0.516
0.498
0.480
Ts（℃）
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
ηT
0.461
0.441
0.422
0.401
0.380
0.359
0.337
0.315
0.292
0.269
4.1.4按第4.1.2、4.1.3条确定高温下钢材的材料特性时，常温下钢材的材料特性应按现行钢结构设计规范规定的设计指标采用。
4.1.5高温下耐火钢的材料特性，应根据有关标准通过高温材性试验确定。
4.2防火涂料
4.2.1根据高温下钢结构防火涂料涂层变化情况可分膨胀型和非膨胀型二大类，其分类见表4.2.1规定。
表4.2.1防火涂料分类的依据
型号
代号
涂层特性
主要成份
膨胀型
B
遇火膨胀，形成多孔碳化层，涂层厚度小于7毫米
有机树脂为基料，以及发泡剂，阻燃剂、碳化剂等
非膨胀型
H
遇火不膨胀，自身有良好的隔热性，涂层厚度8—40毫米
无机绝热材料（如膨胀蛭石，飘珠，矿物纤维）为主，以及无机粘结剂等
注：
1、膨胀型防火涂料又称薄型防火涂料，非膨胀型防火涂料又称厚型防火
涂料、隔热型防火涂料；2、膨胀型涂料中将涂层只有2—3毫米，耐火极限可达1.5小时以上的
又称之超薄型防火涂料。
4.2.2选用钢结构防火涂料应符合以下要求：
1应有产品鉴定证书，以及国家指定的防火建材检测机构提供的产品耐火性能的检测报告并有消防监督部门核发的生产许可证；
2非膨胀型防火涂料应提供导热系数、比热和密度参数；
3用于制造防火涂料的原料不得使用石棉材料和苯类溶剂，使用干式喷涂施工工艺，不得采用主要成分为矿物纤维的涂料，以免有害人体健康和污染环境；
4防火涂料应呈碱性或偏碱性。
底层涂料应能同防锈漆或钢板相容，并存良好的结合力。
4.2.3室内钢结构防火涂料的技术性能应符合现行国家标准《钢结构防火涂料通用技术条件》（GB14907-94）的规定。
4.2.4室外用钢结构防火涂料的技术要求除应符合第4.2.3条要求外，还需考察其耐水性和耐候性。
4.3防火板
4.3.1根据密度和使用厚度防火板可分防火薄板（又称不燃板）和防火厚板二大类，其分类见表4.3.1规定。
表4.3.1防火板分类
品种
性能特点
常用厚度
密度（kg/m3）
导热系数（W/（m·K））
抗折强度（MPa）
（mm）
防火薄板
≥800
0.16~0.45
≥10.0
4~5
防火厚板
≤900
0.05~0.23
0.8~10.0
12~50
4.3.2防火板材应符合以下要求：
1应为不燃性（A级）材料；2在高温下（965℃）线收缩率≤2％；3受火时不炸裂，不产生裂纹；
4应有产品鉴定证书，以及国家指定的防火建材检测机构提供的产品耐火性能的检测报告，并有消防监督部门核发的生产许可证。
4.3.3当采用防火板进行钢结构防火保护时，生产厂家应提供产品的导热系数、密度和比热等参
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