大家好，我是双无余。这篇聊聊钢结构防火设计中的三个关键技术内容：
1. 火与温度的关系
2. 钢材与温度的关系
3. 防火保护如何设计
火与温度
为了研究火灾升温过程，规范已经有各种曲线来模拟。一般的耐火测试都是采用标准火灾升温曲线，也称ISO 834 防火曲线，这个曲线提供了评估材料和结构耐火性的标准化方法。虽然是对真实火灾时的复杂因素做了简化，但已经成为建筑消防工程研究的重要工具。
上面两个曲线一个是国标，一个是欧标。区别在于欧标多了两个情况：External Fire Exposure和Slow Heating。
钢材与温度
随着温度升高，钢材的强度和硬度变低、塑性和韧性增加、体积会增加。从下面的曲线上可以看出，特别是在 400-600°C 以上的温度下，钢构件的承载能力会显著降低，结构失效的风险增加。
但对于不同的钢构件来说，温度的分布不一定是均匀的。
防火保护
规范中将防火保护层进行如下图所示的分类：
轻质与非轻质的区分，主要是基于防火保护材料自身所吸收的热量是否要考虑。轻质的材料是不用考虑的，非轻质是必须考虑的。所以在计算防火保护层最重要的参数“综合热传递系数α”时，采用的公式完全是不一样的。
防火设计计算
目前两个主流的结构设计软件，采用的是两个不同的方法：盈建科采用的是承载力法，PKPM采用的是临界温度法。
承载力法
1. 计算构件的最不利荷载效应组合设计值Sm。
2. 设定钢构件防火材料的种类及厚度。
3. 确定火灾场景、计算构件温度。
4. 确定高温下钢材的力学参数，验算构件的耐火承载力Rd。
5. 根据验算结果Rd≥Sm，确定是否需要调整防火涂料的厚度。
临界温度法
1. 计算构件火灾工况下的荷载比。
2. 根据荷载比查表得到临界温度Td。
3. 确定火灾场景，计算无防火保护构件在设计耐火极限内的最高温度Ts。
4. 判断是否需要进行防火保护，Td≥Ts时，构件无需防火。
5. Ts≥Td时，选择防火保护措施。
6. 用构件的临界温度Td，确定防火保护材料的厚度。
小结
临界温度法，作为一种简化的设计方法，应用效率是很高的，但也要考虑到这种方法的局限性。
对于截面形状系数小的钢构件，截面温度是可以近似均匀分布的，但是对于非均匀受火、截面形状系数比较大的钢构件，临界温度就不适合继续简单地简化计算了，当采用复合形式的防火构造时，更加要慎用了。
