鋼結構防火設計，與混凝土結構的防火設計差之千里，即使如此，建筑依慣例，也是僅注明梁柱耐火限，而結構壓根就不聞不問(wèn)，鋼結構防火真是姥姥不疼舅舅不愛(ài)。鋼構防火特殊，設計弄不明白，監理糊里糊涂，施工鬧不機敏，大多數自認為防火涂料就行，特別是甲方惟欲薄型（膨脹型）~因為不影響任何功能外觀(guān)，當然跟賣(mài)涂料的夸夸其談，監管不熟而默然也有關(guān)系。

鋼結構防火與混凝土結構不一樣，主要體現在砼結構因保護層耐火時(shí)限足夠，故而無(wú)需計算。而鋼結構沒(méi)有保護層，直接就是受力構件。所以有三種設計方法，分別是：“耐火限法”“承載力設計法”和“限溫度法”，耐火限法，跟混凝土結構模式一模一樣，也就是目前95%以上設計圖紙所采用的方法，特點(diǎn)是省事，僅注明梁柱耐火限（當然這也不夠深度，后面再說(shuō)），而其余的一律不管。

另一種方法，先明確在采用防火防護層的情況下，火災多長(cháng)時(shí)間(對應耐火限)能達到多高溫度，再計算達到此溫度時(shí)對應鋼構件多大強度f(wàn)t（當然ft肯定比常溫f要減小），然后根據鋼材的高溫強度f(wàn)t，再純結構進(jìn)行鋼結構構件的拉壓彎剪，以及壓彎拉彎計算。

第三種方法，先計算常溫下鋼結構的拉壓剪彎“荷載比”R（0.3~0.9），再根據荷載比及其他諸多參數，而確定鋼構件可承受的溫度，謂之限溫度，然后再根據火災升溫曲線(xiàn)，計算多長(cháng)時(shí)間（耐火限）是否達到限溫度，從而決定是否需要防火防護層及其厚度。

三種方法說(shuō)起來(lái)很簡(jiǎn)單，若按字進(jìn)行排版，公式就得一尺長(cháng)，涉及鋼材截面形狀、保護層特性、火災特征，比熱容等參數，麻煩得很。主要的是須考慮鋼構件的受力因素，確實(shí)更科學(xué)更合理，也更符合客觀(guān)情況，從耐火限法向承載力法或限溫度法的轉變，須要求建筑和結構兩個(gè)的緊密結合，甚至某種意義上，更是結構占地位。

鋼結構防火設計方法，是設計和圖審應考慮和計算的，但落實(shí)到圖紙上要求咋做，才是施工、監理、監管所關(guān)注的。那么圖紙上關(guān)于鋼結構防火歸根到底應該到什么深度呢？咱們以防火涂料為例，《GB51249》第3.1.4條說(shuō)的很清楚，若采用非膨脹涂料，應該明確涂料厚度和等效熱傳遞系數。

若為膨脹性涂料，應該明確厚度與等效熱阻。防火涂料的老標準分為厚型、薄型、超薄型，以至于現行規范實(shí)施好幾年了，人們還常如此稱(chēng)呼。現行規范依據不同情況，將涂料分成不同類(lèi)別：室內型和室外型，通用型和專(zhuān)用型，水基型和溶劑型。當然原有的厚型、薄型和超薄型依據厚度分類(lèi)，現已根據受火后的變化情況調整為膨脹型和非膨脹型。

非膨脹型一般為無(wú)機絕熱材料 ，厚度25-40mm，遇火不膨脹，規范中小厚度15mm；而膨脹型則是主體為有機樹(shù)脂，外加發(fā)泡劑阻燃劑，因其受火后厚度膨脹十幾倍，變成多孔碳化層，所以它有兩個(gè)厚度，膨脹之前稱(chēng)為涂層厚度，受火之后稱(chēng)為膨脹層厚度。

膨脹型涂料的涂層厚度不能太厚，否則影響膨脹效率，且存在日常開(kāi)裂脫落風(fēng)險，耐久性不足，就跟假如你需要一克洗發(fā)水就把頭洗的干干凈凈，非給你半斤，不但浪費，也影響效果。涂層厚度須依據等效熱阻經(jīng)計算而定，當然也有構造小厚度，依據GB14907-2018第5.1.5條不得小于1.5mm。

其實(shí)，鋼構件的防火措施，除噴涂防火涂料之外，還有安裝防火板，包覆柔性氈狀隔熱材料以及剛性防火如混凝土砂漿或磚。防火板以纖維水泥板或石膏紙板類(lèi)居多，有薄厚型和之分，自攻釘與龍骨連接，關(guān)鍵點(diǎn)在于縫隙處理；氈狀隔熱材料有硅酸鋁纖維和玻璃棉巖棉等，關(guān)鍵點(diǎn)在于潮濕環(huán)境禁用；鋼絲網(wǎng)混凝土砂漿或砌體剛性防火層太厚，占空間大，應用也不多。

上述防護措施，應由建筑在圖紙中明確，建筑圖中僅僅注明鋼梁柱耐火等級是遠遠不夠的，除了體現耐火等級和梁柱耐火限之外，還須補充一些其他東西，按《鋼結構防火技術(shù)規范》的第3.1.1條，同時(shí)這也是一個(gè)強條：柱間支撐（ZC）和柱間系桿（XG）的設計耐火限與鋼柱相同；屋蓋支撐（SC）和屋蓋系桿（XG）的設計耐火限與屋面鋼梁相同。

因此除對鋼柱梁進(jìn)行防火設計外，還應對柱間支撐（ZC）和柱間系桿（XG）、屋蓋支撐（SC）和屋蓋系桿（XG）進(jìn)行防火設計計算。對于廠(chǎng)房來(lái)講，另外還有一個(gè)強條，鋼結構防火規第3.1.3條，鋼結構節點(diǎn)的防火保護與被連接構件中防火保護要求高者相同。

但是上述這些內容，建筑咋會(huì )明白？尤其“強剪弱彎、墻柱弱梁、強節點(diǎn)弱構件”的結構原則，在建筑不懂而結構不聞不問(wèn)中，關(guān)鍵問(wèn)題就煙消云散而香消玉殞了。非常值得注意的是，門(mén)式剛架中如果采用圓鋼支撐，直徑一般不大于25mm，若采用非膨脹型防火涂料（厚型），厚度至少20mm，施工太困難，即使勉強施工，終可能會(huì )達到直徑65mm。

你想想十來(lái)米長(cháng)粗65mm大坨子，芯是之間直徑不大于25mm鋼棍，由于其剛度小，容易產(chǎn)生震動(dòng)、變形，厚度較大的防火涂料會(huì )脫落，正如高空電纜覆裹冰雪一樣。因此，屋蓋圓鋼支撐盡可能采用膨脹型防火涂料（薄型）。因為性太強，建筑看不懂，結構不屑于，但那是結構的責任。

咱們明確了鋼結構防火設計的計算是結構負責，下面簡(jiǎn)要分析一下鋼結構設計軟件的防火設計。僅提供膨脹和非膨脹涂料計算，雖有鋼絲網(wǎng)砂漿，但不能應用，計算也很簡(jiǎn)單，只能出等效熱阻，無(wú)法提供等效熱傳遞系數，甚至計算書(shū)中明顯的地（低）碳環(huán)保~

盈建科與基本類(lèi)似，甚至連耐火等級都取消，提供了一個(gè)重要性系數，默認纖維燃燒物，也提供了烴類(lèi)火災曲線(xiàn)。提供可選保護層類(lèi)型，勾選構件考慮溫度組合，找到盈建科鋼結構防火設計輸出端，圖形中卻沒(méi)有顯示結果。

上述兩種軟件，根據技術(shù)條件，它們僅提供限溫度法進(jìn)行簡(jiǎn)單計算，一次定義簡(jiǎn)單有限的參數后，僅計算涂料厚度與等效熱阻。相對來(lái)說(shuō)3D3S要復雜一些，以門(mén)式剛架為例，連楔形構件自定義形狀系數都有，而且是交互輸入，分別定義，終以圖形模式輸出，可自動(dòng)輸出計算書(shū)。

鋼結構防火這么復雜，但一直以來(lái)不為人所不知，也不常用。就連幾個(gè)國內航母級結構分析軟件，都對此一帶而過(guò)，淺嘗即止，根本達不到應有深度。設計文件中連防火涂料厚度和等效熱傳遞系數及熱阻都沒(méi)有提及，就要求一個(gè)耐火限，根據涂料產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)施工自己看著(zhù)定。

雖然確實(shí)很復雜，又沒(méi)有效得力的計算工具，但作為一個(gè)負責任的設計，起碼得明確涂料厚度，以及等效熱傳遞系數和等效熱熱阻。如果采用其他防護措施，也給人家說(shuō)明白點(diǎn)，實(shí)在不懂，起碼也看看檢測與驗收的那一章，提出一些概況性要求也行。

順便腳談?wù)勑轮袊涝O計規范演變歷程，再配一點(diǎn)消防基礎知識~燃燒與火災機理。消防規范早可追溯至1956年國家建設委員會(huì )批準了和建工部參考蘇聯(lián)規范而編制的《工業(yè)企業(yè)和居住區建筑設計暫行防火標準》，直至1975年國家基本建設委員會(huì )批準和化工部編制的《建筑設計防火規范》TJ16-74，從消防設計此步入正軌

九十年代初，按照關(guān)于防火“以防為主、消防結合”的批示，1995年修訂了《高層民用建筑設計防火規范》GB50045-95，但是因《建規》和火）規》有諸多不一致，所以住建部2014年將建規和高規合并為新《建規》GB50016-2014，之后2018年因老年人設施而局部修訂，至此成為現行版本。

說(shuō)到這不得不說(shuō)說(shuō)火災機理，談火災必然與燃燒相關(guān)。燃燒三要素是可燃物、助燃物和引火源，所以火災輕重影響因素就是可燃物的數量、布置和性質(zhì)。數量就是多與少，布置就是分散與集中，性質(zhì)可分為兩類(lèi)：一）普通纖維類(lèi)，包括衣物、被服、紙張、木柴等常見(jiàn)物，經(jīng)過(guò)實(shí)驗，又稱(chēng)標準升溫曲線(xiàn)；二）石油化工產(chǎn)品、烷炔烯等烴類(lèi)或其他高分子化工物的廠(chǎng)房。又稱(chēng)為碳氫升溫曲線(xiàn)。

碳氫升溫曲線(xiàn)比標準升溫曲線(xiàn)陡的多，從局部燃燒到燃燒耗時(shí)很短，“轟燃階段”迅速而短暫。很短時(shí)間即可達到峰值。所以防火規范要求，無(wú)論民用建筑和工業(yè)建筑，甲乙類(lèi)物質(zhì)嚴禁存放地下室，否則相當于大型火災輕重的影響因素是環(huán)境，狹仄的環(huán)境，與高大廣闊空間升溫曲線(xiàn)差的很多。

燃燒學(xué)和火災升溫曲線(xiàn)屬于基本知識，就跟抗震的震中、震源深度、震中距和縱波橫波一樣，結構抗震設計都不會(huì )涉及。正如那年我在北川老縣城宏觀(guān)調查的沿街很長(cháng)建筑群的壞形式，與波的波長(cháng)有關(guān)，但你敢打包票你家建筑肯定不位于波峰或波谷處，從而震災很輕嗎？同樣，你敢保證你家可燃物分布和場(chǎng)景對火災升溫曲線(xiàn)非常有利而火災很小嗎？所以，還是規規矩矩以調查統計而得的國家規范為依據，進(jìn)行標準化設計。

鋼構防火總結：鋼結構特點(diǎn)一方面是熱阻小而升溫迅速，是隨溫度升高而強度劇烈降低。所以鋼結構防火很重要。重要的話(huà)也不用說(shuō)三遍了，這篇文章講了好多鋼結構防火知識，主要是基于構件的防火設計，其實(shí)更準確的應該是基于建筑整體防火設計～高大上～酷炫妙，講究空間溫度場(chǎng)分析，動(dòng)態(tài)火景分布，還得考慮熱膨脹因素，基于整體的防火設計，需要專(zhuān)門(mén)大型軟件，甚至考慮大數據云計算。

規范規定，跨度大于60米鋼結構，宜進(jìn)行基于整體式的防火設計；跨度大于120米和預應力鋼結構，應進(jìn)行基于整體式防火設計。但正如前文所述，基于構件的防火設計軟件都簡(jiǎn)單的可憐，而基于整體防火設計軟件，國內更是鳳毛麟角，可是國外軟件咱僅耳聞，從沒(méi)見(jiàn)過(guò)，更別提測試。

從實(shí)用主義角度看，熟悉了夏工的鋼結構防火設計論述，對于建設單位來(lái)說(shuō)也很有好處。如特定情況下，荷載比不大，截面形狀系數很小，耐火限又不高，有可能會(huì )出現Td>Tm，構件可不需任何防火保護～能省錢(qián)；還有比如明確一類(lèi)檁條和二類(lèi)檁條，量大面廣的一類(lèi)檁條也可以不需防火保護，從而合法依規、杜絕隱患而又節省造價(jià)，從社會(huì )和諧的角度看，也有利于社會(huì )發(fā)展。

若從設計角度看，目前絕大多數都不合格，譬如依據《GB51429》第4.1.3條，室內隱蔽構件和耐火限大于1.5小時(shí)的構件，不能采用膨脹型涂料。如此一來(lái)，二級耐火等級以下的梁可以薄涂，但鋼柱肯定不能用薄型涂料，須用非膨脹涂料，可現實(shí)中違規者比比皆是；另外對于薄型防火涂料與防腐漆等相容性須作出要求，否則很短時(shí)間內就自己就化學(xué)反應了，脫落在所難免，何談耐久性？