6.2.1 火災(zāi)下無(wú)防火保護(hù)鋼構(gòu)件的溫度可按下列公式計(jì)算。

式中：t——火災(zāi)持續(xù)時(shí)間（s）；
      △t——時(shí)間步長(zhǎng)（s），取值不宜大于5s；
      △T_s——鋼構(gòu)件在時(shí)間（t，t＋△t）內(nèi)的溫升（℃）；
      T_s、T_g——分別為t時(shí)刻鋼構(gòu)件的內(nèi)部溫度和熱煙氣的平均溫度（℃）；
      ρ_s、c_s——分別為鋼材的密度（kg/m³）和比熱[J/（kg·℃）]；
      F/V——無(wú)防火保護(hù)鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)（m^-1）；
      F——單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件的受火表面積（m²）；
      V——單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件的體積（（m³）；
      α——綜合熱傳遞系數(shù)[W/（m²·℃）]；
      α_c——熱對(duì)流傳熱系數(shù)[W/（m²·℃）]，可取25W/（m²·℃）；
      α_r——熱輻射傳熱系數(shù)[W/（m²·℃）]；
      ε_r——綜合輻射率，可按表6.2.1取值；
      σ——斯蒂芬-波爾茲曼常數(shù)，為5.67×10-8W/（m²·℃⁴）。

6.2.2 火災(zāi)下有防火保護(hù)鋼構(gòu)件的溫度可按下式計(jì)算。

    1 當(dāng)防火保護(hù)層為非輕質(zhì)防火保護(hù)層，即2ρ_ic_id_iF_i＞ρ_sc_sV時(shí)：

    2 當(dāng)防火保護(hù)層為輕質(zhì)防火保護(hù)層，即2ρ_ic_id_iF_i≤ρ_sc_sV時(shí)：
    對(duì)于膨脹型防火涂料防火保護(hù)層：

    對(duì)于非膨脹型防火涂料、防火板等防火保護(hù)層：

式中：c_i——防火保護(hù)材料的比熱容[J/（kg·℃）]；
      ρ_i——防火保護(hù)材料的密度（kg/m³）；
      R_i——防火保護(hù)層的等效熱阻（m²·℃/W）；
      λ_i——防火保護(hù)材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)[W/（m·℃）]；
      d_i——防火保護(hù)層的厚度（m）；
      F_i/V——有防火保護(hù)鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)（m^-1）；
      F_i——有防火保護(hù)鋼構(gòu)件單位長(zhǎng)度的受火表面積（m²）；對(duì)于外邊緣型防火保護(hù)，取單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件的防火保護(hù)材料內(nèi)表面積；對(duì)于非外邊緣型防火保護(hù)，取沿單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件所測(cè)得的可能的矩形包裝的最小內(nèi)表面積；
      V——單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件的體積（（m³）。
6.2.3 在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下，采用輕質(zhì)防火保護(hù)層的鋼構(gòu)件的溫度可按下式近似計(jì)算；在非標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下，計(jì)算采用輕質(zhì)防火保護(hù)層的鋼構(gòu)件的溫度時(shí)，火災(zāi)時(shí)間t應(yīng)采用按本規(guī)范第6.1.3條確定的等效曝火時(shí)間t_e。

式中：t——火災(zāi)持續(xù)時(shí)間（s）。
 

條文說(shuō)明

6.2 鋼構(gòu)件升溫計(jì)算
    本節(jié)適用于表面受火均勻的輕型鋼構(gòu)件的升溫計(jì)算。重型鋼構(gòu)件或表面受火不均勻的鋼構(gòu)件，其截面上各點(diǎn)溫度相差較大，為不均勻分布，宜采用有限差分法、有限單元法等數(shù)值方法計(jì)算其升溫。當(dāng)單位長(zhǎng)度鋼構(gòu)件的表面積與對(duì)應(yīng)的體積之比大于10時(shí)，為輕型鋼構(gòu)件；反之，則為重型鋼構(gòu)件。實(shí)際工程中的大部分鋼構(gòu)件為輕型鋼構(gòu)件。
6.2.1 本條給出的無(wú)防火保護(hù)鋼構(gòu)件的升溫計(jì)算公式基于集總熱量法原理，為增量公式，需要逐步迭代計(jì)算。其中，時(shí)間步長(zhǎng)△t不宜大于5 s，以保證計(jì)算精度。表6.2.1給出的綜合輻射率ε_r取自美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)ANSI/AISC 360-10《Specification for Structural Steel Buildings》（2010），綜合考慮了煙氣的輻射率以及輻射角系數(shù)的影響，適用于符合本規(guī)范第6.1.1條式（6.1.1-1）、式（6.1.1-2）規(guī)定的火災(zāi)。當(dāng)實(shí)際火災(zāi)與本規(guī)范第6.1.1條式（6.1.1-1）、式（6.1.1-2）規(guī)定的火災(zāi)相差很大時(shí)，應(yīng)調(diào)整綜合輻射率的取值。表9給出了常見(jiàn)的無(wú)防火保護(hù)鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)計(jì)算示例。在標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下，無(wú)防火保護(hù)的鋼構(gòu)件按式（6.2.1）計(jì)算的溫度如表10所示。

注：表中A為構(gòu)件截面積。

注：1 當(dāng)F/V＜10時(shí)，構(gòu)件溫度應(yīng)按截面溫度非均勻分布計(jì)算；
       2 當(dāng)F/V＞300時(shí)，可認(rèn)為構(gòu)件溫度等于空氣溫度。
6.2.2 本條給出的有防火保護(hù)鋼構(gòu)件的升溫計(jì)算公式，為增量公式，需要逐步迭代計(jì)算。其中，時(shí)間步長(zhǎng)△t不宜大于30s，以保證計(jì)算精度。
    有防火保護(hù)鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)F_i/V，不僅與鋼構(gòu)件的截面特性有關(guān)，還與防火保護(hù)層做法有關(guān)。工程中常用的防火保護(hù)層做法可分為兩種：（1）外邊緣型保護(hù)，即防火保護(hù)層全部沿著鋼構(gòu)件的外表面進(jìn)行保護(hù)；（2）非外邊緣型保護(hù)，即全部或部分防火保護(hù)層不沿著鋼構(gòu)件的外表面進(jìn)行保護(hù)。表11給出了常見(jiàn)的有防火保護(hù)鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)計(jì)算示例。
    鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)的種類和施工方法較多，其特性也有較大的差別。有些防火保護(hù)層質(zhì)量很輕，相對(duì)鋼構(gòu)件來(lái)說(shuō)，其自身吸收的熱量可忽略，這種防火保護(hù)層稱為輕質(zhì)保護(hù)層；而有些防火保護(hù)層自身所吸收的熱量必須加以考慮，這種防火保護(hù)層稱為非輕質(zhì)保護(hù)層。一般情況下，非膨脹型防火涂料、膨脹型防火涂料、蛭石防火板、硅酸鈣防火板、硅酸鋁纖維氈等防火保護(hù)層為輕質(zhì)保護(hù)層；混凝土、金屬網(wǎng)抹砂漿、砌體等防火保護(hù)層為非輕質(zhì)保護(hù)層。忽略保護(hù)層自身所吸收的熱量，鋼構(gòu)件的溫度計(jì)算結(jié)果是偏高的，因此以此溫度進(jìn)行防火設(shè)計(jì)的結(jié)果偏于安全。
    標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下采用輕質(zhì)防火保護(hù)層的鋼構(gòu)件，按式（6.2.2）計(jì)算的鋼構(gòu)件溫度如表12～表18所示。

注：表中A為構(gòu)件截面面積。

6.2.3 本條給出的標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)下采用輕質(zhì)防火保護(hù)的鋼構(gòu)件的近似升溫計(jì)算公式，是通過(guò)對(duì)本規(guī)范第6.2.2條的迭代升溫計(jì)算公式（6.2.2-1）、式（6.2.2-4）的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)學(xué)擬合得到，二者的比較如圖10所示。從圖中可見(jiàn)，當(dāng)鋼構(gòu)件的溫度不大于700℃時(shí)，二者計(jì)算結(jié)果的偏差很小。由于式（6.2.3）為顯式計(jì)算公式，極大地方便了計(jì)算。