建筑钢结构防火技术规范 CECS200-2006

3.0.1 单、多层建筑和高层建筑中的各类钢构件、组合构件等的耐火极限不应低于表3.0.1 和本章的相关规定。当低于规定的要求时，应采取外包覆不燃烧体或其他防火隔热的措施。 表3.0.1 单、多层和高层建筑构件的耐火极限        注:对造纸车间,变压器装配车间,大型机械装配车间,卷烟生产车间,印刷车间等及类似的车间,建筑耐火等级较高时,吊车梁体系的耐火极不应低于表中梁的耐火极限要求。
3.0.2 钢结构公共建筑和用于丙类和丙类以上生产、仓储的钢结构建筑中，宜设置自动喷水灭火系统全保护。
3.0.3 当单层丙类厂房中设有自动喷水灭火系统全保护时，各类构件可不再采取防火保护措施。
3.0.4 丁、戊类厂、库房（使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位除外）中的构件，可不采取防火保护措施。
3.0.5 当单、多层一般公共建筑和居住建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时，各类构件的耐火极限可按表3.0.1 的相应规定降低0.5h。 
3.0.6 对单、多层一般公共建筑和甲、乙、丙类厂、库房的屋盖承重构件，当设有自动喷水灭火系统全保护，且屋盖承重构件离地（楼）面的高度不小于6m 时，该屋盖承重构件可不采取其他防火保护措施。
3.0.7 除甲、乙、丙类库房外的厂、库房，建筑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3.0.1 的相应的规定降低0.5h。
3.0.8 当空心承重钢构件中灌注防冻、防腐并能循环的溶液，且建筑中设有自动喷水灭火系统全保护时，其承重结构可不再采取其他防火保护措施。
3.0.9 当多、高层建筑中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），且高层建筑的防烟楼梯间及其前室设有正压送风系统时，楼梯间中的钢构件可不采取其他防火保护措施；当多层建筑中的敞开楼梯、敞开楼梯间采用钢结构时，应采取有效的防火保护措施。
3.0.10 对于多功能、大跨度、大空间的建筑，可采用有科学依据的性能化设计方法，模拟实际火灾升温，分析结构的抗火性能，采取合理、有效的防火保护措施，保证结构的抗火安全。
 

条文说明
  3 钢结构防火要求
3.0.1 本条中单、多层建筑是指《 建筑设计防火规范》 GBJ16 ( 2 001 年修订本）适用的建筑，即下列新建、扩建和改建的工业与民用建筑：
    1 九层及九层以下的住宅（包括底层设置商业服务网点的住宅）和建筑高度不超过24m 的其他民用建筑以及建筑高度超过24m 的单层公共建筑；
    2 单、多层和高层工业建筑。
    本规范不适用于炸药厂〔库）、花炮厂（库）、无窗厂房、地下建筑、炼油厂和石油化工厂的生产区。本条的高层建筑是指《 高层民用建筑设计防火规范》GB 50045 ( 2001 年版）适用的建筑，即下列新建、扩建和改建的高层建筑及其裙房：
    1 十层和十层以上的居住建筑（包括首层设置商业服务网点的住宅）； 
    2 建筑高度超过24m 的公共建筑。
　表3.0.1 注中所考虑的是，此类车间生产时日产量较高，其材料要求采用抗疲劳，且具有冲击韧性特殊保证的钢材，若吊车梁体系在火灾中损坏，重新订货和加工的周期较长，不利火灾后重建和恢复生产。
　表3.0.1 中建筑物耐火等级系根据国家标准《 建筑设计防火规范》GBJ16 ( 2001 年版）和《 高层民用建筑设计防火规范》GB 50045 ( 2001 年版）的规定。为便于应用，表1～4 归纳了各类建筑物的耐火等级。其中，高层建筑物的分类见表5 ，单、多层厂房、库房的火灾危险性分类见表6 和表7。 表1 民用建筑的耐火等级与层数、长度和面积的关系   注：1 重要的公共建筑采用一、二级耐火等级。商店、学校、食堂、菜市场如采用一、二级耐火等级的建筑有困难。可采用三维耐火等级的建筑。
    2 建筑物的长度，系指建筑手各分段中线长度的总和，如遇不规则的平面而有各种不同量法时，应采用较大值。
    3 建筑内设有自动灭火设备时，每层最大允许建筑面积可按本表增加1倍；局部设置时，增加的面积可按该局部面积1倍计算。
    4 防火分区间采用防火分隔，当有困难时，可采用防火卷帘和水幕分隔。 表2 高层同用建筑耐火等级
    表3 厂房的耐火等级与层数和楼面面积的关系   续表 3       注：1 防火分区间应采用防火墙分隔。一、二级耐火等级的单层厂房（甲类厂房除外）如面积超过本表的规定，且设置防火坡有困难时，可用防火水幕带或防火卷帘加水幕分隔。
        2 一级耐火等级的多层和二级耐火等级的单、多层纺织厂房（麻纱厂除外），其允许楼面面积可按本表规定增加50 % ，但上述厂房的原棉开包、清花车间均应设防火坡分隔。
        3 一、二级耐火等级的单、多层造纸生产联合厂房，其防火分区最大允许占地面积可按本表的规定增加1.5倍。
        4 甲、乙、丙类厂房设有自动灭火设备时，防火分区最大允许占地面积可按本表的规定增加1 倍;丁、戊类厂房装设有自动灭火设备时，其占地面积不限。局部设置时，增加面积可按该局部面积的1倍计算。
        5 一、二级耐火等级的谷物简仓工作塔，且每层人数不超过2 人时，最多允许层数可不受本表限制。
        6 邮政楼的邮件处理中心可按丙类厂房确定。 表4 库房的耐火等级下层数和楼面面积的关系   续表 4       注：1 高层库房、高架仓库和简仓的耐火等级不应低于二级；二级耐火等级的筒仓可采用钢板仓。储存特殊贵重物品的库房，其耐火等级宜为一级。
        2 独立建造的硝酸铵库房、电石库房、聚乙烯库房、尿素库房、配煤库房以及车站、码头、机场内的中转仓库，其建筑面积可按本表的规定增加l 倍，但耐火等级不应低于二级。
        3 装有自动灭火设备的库房，其建筑面积可按本表和注2 的规定增加1 倍。
        4 石油库内桶装油品库房面积可按现行国家标准《 石油库设计规范》 GB 50074 执行。
        5 煤均化库防火分区最大允许建筑面积可为1200O㎡，但耐火等级不应低于二级。 表5 高层同用建筑分类   表6 生产的火灾危险性分类   续表6       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。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蕊延到其他部位，或采取防火措施能防止火灾葵延时，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普系统或自动抑好系统时。油漆工段占其所在防火分区面积的比例不应超过20％。  表7 仓库储存手品的火灾危险性       注：难燃物品、非燃物品的可燃包装纸重量超过本身重量1/4时，或难燃物品、非燃物品采用易燃可燃泡沫塑料包装时，其火灾危险性应为丙类。
　 钢结构构件的防火保护措施主要有包敷不燃材料和喷涂防火涂料两种。包敷不燃材料包括：在钢结构外包敷防火板，砌砖、砌混凝土砌块，包敷柔性毡状材料等方法使其达到相应的耐火极限。对于建筑中梁、柱等主要承重构件，且耐火极限在1.5h 以上的，建议采用包敷不燃材料或采用非膨胀型（即厚型）防火涂料。
3.0.2 自动喷淋不但可以灭火，还可以冷却钢结构，因此有条件时应在钢结构建筑中安装自动喷淋灭火系统。
3.0.3 建筑中设置自动喷水灭火系统后，灭火、控火的成功率相当高，有的国家和地区，近几年来安装的自动喷水灭火系统，灭火成功率达100%。考虑到火灾中自动喷水火火系统的灭火对钢结构件升温有延迟和控制作用，可将其效应等效为对主要构件（梁、柱）耐火极限要求的降低。本规范中当个别房间采用固定气体灭火系统时，该房间中各构件的耐火极限同样可根据相应条文降低。由于甲、乙类厂、库房和丙类库房的火灾危险性大，火灾荷载也大，即使设了自动喷水灭火系统，其承重构件的耐火极限也不能降低。单层丙类厂房考虑到火灾荷载没有丙类库房大，若设了自动喷水灭火系统全保护时，对各承重构件可不再做其他防火保护；单层、多层、高层丁、戊类厂、库房中火灾荷载小，不容易发生火灾，对其各承重构件可不再做其他防火保护。
3.0.4 由于丁、戊类厂房、库房火灾危险性和火灾荷载都很小，发生火灾的可能性也小，因此，钢结构可不采取防火保护措施。使用甲、乙、丙类液体或可燃气体的部位，火灾危险性较大，其周围的钢结构如梁、柱等应采取防火保护措施。
3.0.5 本条中的一般公共建筑是指除了重要公共建筑以外的其他公共建筑，如人员密度小于0.5 人／㎡，火灾荷载密度小于184OMJ／㎡的公共建筑。
3.0.6 自动喷水灭火系统保护钢屋架承重构件时，喷头应沿着屋盖承重构件方向布置，且应布置在钢结构的上方，喷头间距宜为2.2m 左右，系统可独立设置，也可与自动灭火系统合用。
3.0.8 美国堪萨斯州银行大厦和匹兹堡钢铁公司大厦中的承重空心钢构件经过独特处理，在其中灌注了防冻、防腐的溶液，以使火灾时通过溶液循环吸热可保证结构的安全。但这种保护钢结构的方法目前应用很少。
3.0.9 此条中，多层建筑的楼梯间应为封闭楼梯间，高层建筑的楼梯间应为防烟楼梯间。为确保疏散楼梯的安全，除建筑中设自动喷水灭火系统外，楼梯间和前室中也要设置自动喷水灭火系统。多层建筑中敞开楼梯和敞开楼梯间的主要承重钢梁、钢柱和踏步板等，在火灾情况下很容易遭受火和热烟气而破坏。建议钢梁、钢柱防火喷涂后，在楼梯下面用耐火材料封砌，将钢梁和钢柱包砌在里面，并采取在踏步板上面铺盖大理石和自动喷水保护楼梯等有效的防火措施。
3.0.10 钢结构的抗火性能化设计方法，是指根据建筑的实际情况模拟建筑的实际火灾升温，进而分析钢结构在火灾下的升温和受力情况，再根据规定的耐火极限要求验算结构的承载力，确定结构是否需要保护和如何保护。
    对于多功能、大空间钢结构建筑，其火灾特性与标准火灾有较大差异，且这类结构的整体性能对结构抗火更为重要，故建议采用更合理的性能化抗火设计方法。对于其他钢结构建筑，如有条件和充分依据也可采用性能化抗火设计方法。
4.1.1 在高温下，钢材的有关物理参数应按表4.1.1 采用。 表4.1.1 高温下钢材的物理参数   4.1.2 在高温下，普通钢材的弹性模量可按下式计算：   式中 T_S——温度（OC）；
     E_T——温度为Ts 时钢材的弹性模量（MPa）；
     E——常温下钢材的弹性模量（MPa）；
     χ_T——高温下钢材弹性模量的折减系数，可按表4.1.2采用。 表4.1.2高温下普通钢材的弹性模量折减系数χ_T   续表 4.1.2   4.1.3 在高温下，普通钢材的屈服强度可按下式计算：    
式中 f_yT——温度为Ts时钢材的屈服强度（MPa）；
     f_y——常温下钢材的屈服强度（MPa）；
     f——常温下钢材的强度设计值（MPa）；
     γ_R——钢构件抗力分项系数，取γ_R ＝1.1；
     η_T——高温下钢材强度折减系数，可按表4.1.3采用。 表4.1.3 高温下普通钢材的强度折减系数η_T    
4.1.4 当按第4.1.2、4.1.3条确定高温下钢材的特性时，常温下钢材的特性应按现行国家的标准《钢结构设计规范》GB 50017的规定采用。
4.1.5 在高温下，耐火钢的弹性模量和屈服强度可分别按式（4.1.2-1）和（4.1.3-1）确定。其中，弹性模量这件系数χ_T 和屈服强度这件系数η_T可 分别按式（4.1.5-1）和（4.1.5-2）确定。  

条文说明
  4.1 钢材
4.1.1 高温下钢材的热膨胀系数、导热系数和比热容等随温度不同会有一定的变化，但为应用方便，本规范取用了这些参数在高温下的平均值。
4.1.2 、4.1.3 普通结构钢的屈服强度和弹性模量随温度升高而降低，且其屈服台阶变得越来越小。在温度超过300 ℃ 以后，已无明显的屈服极限和屈服平台，因此，需要指定一个强度作为钢材的名义屈服强度。通常以一定量的塑性残余应变（称为名义应变）所对应的应力作为钢材的名义屈服强度。常温下一般取0.2%应变作为名义应变，而在高温下，对于名义应变取值尚无一致的标准。ECCS规定，当温度超过400 ℃ 时，以0.5%应变作为名义应变，当温度低于400 ℃ 时，则在0.2 % ( 20℃时）和0.5%应变之间线性插值确定。钢梁、钢柱抗火试验表明，按上述方法确定的名义应变值过于保守。英国BS 5950 Part8 提供了三个名义应变水平的强度，以适应各类构件的不同要求，即2%应变，适用于有防火保护的受弯组合构件；1.5%应变，适用于受弯钢构件；0.5 %应变，适用于除上述两类以外的构件。欧洲规范EC3 、EC4 则取2%应变作为名义应变来确定钢材的名义屈服强度。
    随着研究工作的日益广泛，对钢材的高温性能以及钢结构在火灾下的反应有了更深入、更具体的了解，最新的研究成果已倾向于采用较大的名义应变来确定钢材在高温下的名义屈服强度。同济大学对16Mn钢与以讥且钢进行了较为系统的高温材性试验，量测了0.2%、0.5%、1.0%等三个名义应变水平的高温屈服强度。根据以上试验数据，并参考欧洲和英国等国家的规范，确定了本规范中高温下普通结构钢屈服强度和弹性模量的拟合公式。
4.1.5 耐火钢通过在结构钢中加入铝等合金元素，使钢材在高温时析出碳化钼MO₂C。由于此类化合物比铁原子大，能起到阻止或减弱“滑移”的作用，从而提高钢材高温下的强度。耐火钢不同于普通的耐热钢。耐热钢对钢的高温性能，如高温持久强度、蠕变强度等有严格的要求，而耐火钢只要求在规定的耐火时间（一般不超过3h ）内能保持较高的强度水平即可。
    耐火钢与普通结构钢在高温下的热膨胀系数、导热系数、比热容等热物理参数差别很小，可直接参照普通结构钢的有关公式计算。
    由于目前各钢铁公司生产的耐火钢的高温材性有较大的差别，本规范中高温下耐火钢的弹性模量和屈服强度公式并不一定适用于所有品种，仅当500～700℃ 时耐火钢的实测弹性模量折减系数与式( 4.1.5-1）计算值的差异不超过 15% ，且实测屈服强度折减系数不低于式（4.1.5-2）计算值的10％时，该种耐火钢才可按第4.1.5 条确定其高温下的弹性模量和屈服强度。