大空间火灾考虑火焰辐射的升温计算方法、不需要进行防火保护的钢构件、钢索截面升温计算

附录A钢结构防火保护材料等效热传导系数试验方法A.0.1试验所需的防火涂料样品取样应按《色漆、清漆和色漆与清漆用原材料取样》GB/T3186-2006的规定进行。A.0.2试件数量不少于3个。A.0.3试件由钢板底材表面喷涂（或涂刷、涂抹）防火涂料而成（图A.0.3），钢板底材、热电偶布置、涂层厚度及试件数量、规格、型号、涂层施工及养护等应符合下列规定：1钢板底材采用Q235B钢，规格尺寸为厚度16mm、长度300mm、宽度300mm，允许偏差为±0.5mm；2防火涂料施工前应在钢板底材上安装2个热电偶，热电偶热端位于钢板中间厚度处；3非膨胀防火涂料试件数量应为3个，涂层保护层厚度为20mm，允许偏差为±2mm；4膨胀防火涂料试件数量应为9个，其中3个试件的涂层干膜厚度为产品的最小允许使用厚度，3个试件的涂层干膜厚度为产品的最大允许使用厚度，3个试件的涂层干膜厚度为产品的中间使用厚度；涂层干膜厚度允许偏差为±10%，且不大于±0.1mm；5防火涂料施工、养护方法及养护时间应符合产品使用说明书的规定。图A.0.3防火涂料等效热传导系数试件（单位：mm）A.0.4试验的升温条件、压力条件、试验室室内空气条件等试验条件应符合《建筑构件耐火试验方法》GB/T9978规定，试件为四面受火，且试件与炉壁（不包括附属凸状物）的净空不小于200mm。A.0.5试验开始前检查试件，确定试件是否符合要求；并测量两个主要受火面上防火涂层的厚度，每个面上不少于5个测点，取平均值作为该面的防火涂层厚度，且任一点的涂层厚度与平均值的偏差不得超过平均值的±20%（精确至0.1mm）。A.0.6试验过程中应按《建筑构件耐火试验方法》GB/T9978规定记录炉内温度、试件钢板的温度以及试验现象。在试验过程中，达到下列条件之一时，试验结束：1试件内钢板的平均温度达到540℃；2对于非膨胀型防火涂料，试件受火时间达到4.0h；对于膨胀型防火涂料，试件的受火时间达到其耐火极限。A.0.7试验的测量与观察应符合下列规定：1炉内温度测量。炉内温度取为各炉温测量热电偶的平均值，炉温测量按GB/T9978.1的有关规定进行，应连续测量或是每隔1min测量一次。2试件内部温度测量。试件内部温度应按GB/T9978.1的规定进行，温度应连续测量或是每隔1min测量一次。3试验现象观察。对非膨胀型防火涂料，观察试件涂层在试验过程中的开裂、剥落等现象。对膨胀型防火涂料，观察试件涂层在试验过程中的膨胀等现象，并在试验结束后测量涂层厚度，计算膨胀率。A.0.8防火保护层的等效热阻按以下步骤计算确定：1计算每个试件钢板内部各测点的平均温度；2按式(A.0.8)计算等效热阻；3计算各厚度下3个试件等效热阻的平均值，作为该厚度下膨胀型防火涂料涂层的等效热阻。 (A.0.8)A.0.9防火保护层的等效热传导系数按以下步骤计算确定1计算每个试件钢板内部各测点的平均温度；2按式(A.0.9)计算等效热传导系数；3计算3个试件的等效热传导系数平均值，作为非膨胀型防火涂料在标准火灾下的等效热传导系数。 (A.0.9)式中：——防火保护层的等效热阻[m2/(WK)]。——等效热传导系数[W/(mK)]；——防火保护层的厚度（m）；——钢试件的平均温度达到540℃的时间（s）；——试验开始时试件钢板的温度（℃），可取20℃；——受火时刻试件的内部温度（℃），取540℃；——钢板底材的厚度（m）。

附录B大空间火灾考虑火焰辐射的升温计算方法B.0.1顶棚层空气升温受火焰辐射影响的临界高度可按下式确定。(B.0.1)式中：Q——根据建筑物实际可燃物数量确定的火源功率设计值，MW；H——建筑顶棚层高度，m；A——大空间建筑地面面积，m2。B.0.2顶棚受火焰辐射区升温应按本规范公式（5.1.3-1）确定，其中、和应按下列公式计算。(B.0.2-1)(B.0.2-2)(B.0.2-3)(B.0.2-4)式中：βast——火焰辐射增长系数按表B.0.2-1取值；r——顶棚层辐射影响区半径，m；——火焰辐射非均匀系数，无量纲，按表B.0.2-2取值；——火灾增长类型影响系数，无量纲，按表B.0.2-2取值。

表B.0.2-1系数βastQ（MW）H(m)火灾增长类型Q（MW）H(m)火灾增长类型慢速中速快速极速慢速中速快速极速240.00230.00400.00830.0148540.00130.00270.00550.010560.00200.00380.00720.013060.00140.00270.00550.010680.00180.00330.00660.011880.00140.00260.00500.0093100.00170.00310.00570.0096100.00130.00230.00460.0080120.00150.00260.00440.0067120.00130.00230.00420.0070150.00140.00210.00320.0041150.00100.00180.00360.0054160.00130.00190.00290.0039160.00100.00160.00260.0036180.00110.00170.00240.0032180.00100.00160.00240.0032200.00100.00150.00220.0013200.00100.00150.00230.00301040.00090.00190.00390.00771540.00080.00160.00340.006760.00090.00180.00370.007560.00070.00160.00330.005980.00080.00170.00340.006580.00070.00140.00290.0056100.00080.00160.00300.0055100.00060.00130.00260.0049120.00070.00140.00260.0044120.00060.00130.00250.0044150.00070.00130.00230.0036150.00070.00120.00220.0037160.00070.00130.00220.0034160.00070.00120.00210.0036180.00070.00120.00210.0030180.00070.00120.00210.0034200.00070.00120.00190.0028200.00070.00120.00210.00322540.00060.00120.00260.005260.00050.00120.00250.005080.00050.00110.00230.0044100.00050.00100.00200.0039120.00050.00090.00190.0035150.00050.00090.00170.0032160.00050.00090.00170.0031180.00050.00090.00160.0028200.00050.00080.00160.0026表B.0.2-2系数ηast、μastQ(MW)H(m)A(m2)500100030006000ηastμastηastμastηastμastηastμast240.2040.2140.1840.16460.4440.3940.3050.27580.6240.5540.4450.385100.7540.6840.5650.486120.8660.7950.6750.566150.9470.9160.8070.676160.9560.9260.8270.706180.9680.9560.8980.756540.2360.2160.1760.18660.4570.4070.3270.29780.6840.5760.4670.417100.8040.7060.5760.507120.8950.7950.6660.576150.9660.9090.7860.6761040.3260.2960.2160.23760.6250.5160.3970.35780.7840.6560.5360.477100.8840.7850.6360.546120.9340.8660.7150.606150.9630.9260.7950.6851540.4840.3660.2870.29760.7430.5960.4670.41780.8630.7360.5860.527100.9460.8260.6750.5962540.5570.4080.3480.36860.8070.6270.5280.49880.9270.7770.6470.608B.0.3垂直构件表面的空气升温应按下列公式确定。QUOTET(x,z,t)-Tg(0)=Tz1-0.8(B.0.3-2)(B.0.3-3)(B.0.3-4)式中：——垂直构件表面的空气温度，℃；——垂直构件表面的烟气温度，按式（5.1.4-1）计算，℃；——垂直构件表面的火焰辐射温度，℃；μrd——系数，按表B.0.3-1取值；a1~a2——系数，按表B.0.3-2取值。表B.0.3-1系数μrdA(m2)Q(MW)2510152550068121116100058111112300046655600035555表B.0.3-2系数a1~a2Q(MW)a1a2×10-8a3a4×10-620.421.210.007-3.3250.431.240.013-5.15100.481.100.018-7.19150.511.050.014-5.33250.586.460.020-4.42

附录C大空间火灾下不需要进行防火保护的钢构件C.0.1大空间火灾下，不小于火源中心轴到临界水平距离的顶棚层范围的基本钢构件不需要进行防火保护。表C.0.1顶棚层钢构件的临界水平距离(m)明确定义，然后条文说明解释来源，临界高度地面面积(m2)顶棚距地面高度(m)小功率火灾Q≤3.5MW中功率火灾3.5MW<Q≤15MW大功率火灾15MW<Q≤25MW50065————92.512不需保护1520100063.420——90.724.512不需保护——1520300062.519.722.49不需保护17.126.31214.532.81511.845.6207.618.2600062.314.729.49不需保护29.526.41218.723.41512.520.3209.215.3注：“—”指该参数条件的顶棚层范围的钢构件防火保护应按本规范第6章相关条款验算。其它参数条件下的钢结构保护，可偏于安全地按表C.0.1参数取值确定。

C.0.2大空间火灾下，不小于火源中心轴到临界水平距离的垂直钢构件不需要进行防火保护。表C.0.2垂直钢构件的临界水平距离(m)地面面积(m2)顶棚距地面高度(m)小功率火灾Q≤3.5MW中功率火灾3.5MW<Q≤15MW大功率火灾15MW<Q≤25MW50064————92121.5151.3201.3100042.461.391.3121.3151.3201.3300063.35.57.193.35.3——123.34.8153.33.4203.33.3600063.34.4793.33.75.2123.33.34.9153.33.34.8203.33.34.5注：“—”指该参数条件的建筑空间内的垂直钢构件防火保护应按本规范第6章相关条款验算。

附录D钢索截面升温计算D.0.1无防火保护钢索中心钢丝的温度应按下列公式计算。(D.0.1-1)(D.0.1-2)(D.0.1-3)(D.0.1-4)(D.0.1-5)(D.0.1-6)(D.0.1-7)(D.0.1-8)(D.0.1-9)式中：Tcw（t）——钢索中心钢丝的温度(℃)；——钢索表面与环境之间的辐射传热系数；αc——对流传热系数；纤维类燃烧火灾取值25QUOTEαc=25W/（m2℃），烃类燃烧火灾取50QUOTEαc=50W/(m2℃);——空腔辐射热阻；——钢索截面径向导热热阻；φ——外部环境与钢索表面间的辐射角系数，取1.0；εs——综合辐射系数，钢索表面与环境之间取0.8，空腔壁间取0.67；——空腔壁面间角系数，取1.0；Tf——钢索表面空气温度(℃)；Tb——钢索表面温度(℃)，取Tb≈Tf；Ti、Tj——分别为空腔i壁面和j壁面温度(℃)，Ti=Tj≈Tf；λs——钢材热传导热系数，W/(m·℃)ci、ρi——分别为中心钢丝外部的钢丝与空腔组成的复合层的混合比热容[J/(kg℃)]和混合密度(kg/m3)；csw、ρsw——分别为钢丝的比热容[J/(kg℃)]和密度(kg/m3)；ca——钢索空腔中气体的定容比热容，取717J/(kg℃)；msw——单位长度钢索的质量（kg/m），取msw=ms；ma——单位长度钢索空腔中气体的质量，取值7.21×10-6ms（kg/m）；Vsw、Va——分别为单位长度钢索的钢丝总体积和空腔总体积（m3/m）；ρa——标准大气压下空气的密度，取1.29kg/m3；Fsw——单位长度钢索外表面积（m2）；Vcw——单位长度中心钢丝的体积（m3/m）；Fcw——单位长度中心钢丝的外表面积（m2/m）;A1、A2、A3——分别为中心钢丝外部的等效钢丝总面积、等效空腔总面积和中心钢丝面积（m2）,见图D.0.1；r1、r2、r3——分别为 面积A1、A2等效圆环外径和中心钢丝半径(m)，见图D.0.1。(a)典型截面(b)等效截面图D.0.1钢索截面几何参数

附录E高温下钢管混凝土构件核心混凝土的应力-应变关系1高温下圆钢管核心混凝土的应力-应变关系σcσ0