屋面、外墙保温防火厚度设计计算书

2/2屋面、外墙保温防火厚度设计计算书一、设计任务与原始数据本计算书依据现行国家工程建设消防技术标准，对建筑屋面及外墙保温系统的防火厚度进行专项设计计算，确保保温系统在满足建筑节能要求的同时，满足建筑防火安全要求。1.建筑设计条件假设项目参数值备注建筑类别住宅建筑—建筑高度\(H\)80.0m高层住宅（>27m，≤100m）建筑耐火等级一级符合GB50016要求所在气候分区严寒地区（A区）—屋面类型上人平屋面（倒置式保温屋面系统）—外墙类型薄抹灰外墙外保温系统与基层墙体、装饰层之间无空腔基层墙体材质钢筋混凝土厚度200mm屋面板材质钢筋混凝土厚度120mm节能设计要求围护结构传热系数\(K\leq0.45\,\text{W/(m}^2\cdot\text{K)}\)（外墙）满足GB50189公共建筑节能设计标准2.保温材料选用方案本设计采用复合保温构造方案，屋面和外墙分别选用不同燃烧性能等级的保温材料：部位保温主材燃烧性能等级密度\(\rho\)(kg/m³)导热系数\(\lambda\)(W/(m·K))修正系数\(a\)屋面岩棉板A级（不燃）120~1500.0421.20外墙挤塑聚苯板（XPS）B1级（难燃）28~350.0281.15补充说明：岩棉板燃烧性能等级达到A1/A2级，符合GB8624-2012标准要求，属于不燃材料。挤塑聚苯板（XPS）燃烧性能等级为B1级，符合GB8624-2012标准，在明火或高温作用下难起火、不易蔓延。二、准则与规范依据1.设计依据标准本计算书严格执行以下国家规范与行业标准：序号编号标准名称1GB55037-2022《建筑防火通用规范》2GB50016-2014（2018年版）《建筑设计防火规范》3JGJ289-2012《建筑外墙外保温防火隔离带技术规程》4GB50176-2016《民用建筑热工设计规范》5GB8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》6GB55015-2021《建筑节能与可再生能源利用通用规范》2.规范条文引用结合前文所列规范，对建筑屋面及外墙保温系统的防火构造设计，本计算书严格遵循以下核心规范条文：（1）《建筑防火通用规范》GB55037-2022第6.6.5条除本规范第6.6.2条规定的情况外，人员密集场所、设置人员密集场所的建筑的外墙外保温材料的燃烧性能应为A级。（2）《建筑防火通用规范》GB55037-2022第6.6.6条除本规范第6.6.2条规定的情况外，住宅建筑采用与基层墙体、装饰层之间无空腔的外墙外保温系统时，保温材料或制品的燃烧性能应符合下列规定：建筑高度大于100m时，应为A级；建筑高度大于27m、不大于100m时，不应低于B1级。（3）《建筑防火通用规范》GB55037-2022第6.6.2条建筑的外围护结构采用保温材料与两侧不燃性结构构成无空腔复合保温结构体时，该复合保温结构体的耐火极限不应低于所在外围护结构的耐火性能要求。当保温材料的燃烧性能为B1级或B2级时，保温材料两侧不燃性结构的厚度均不应小于50mm。（4）《建筑防火通用规范》GB55037-2022第6.6.1条建筑的外保温系统不应采用燃烧性能低于B2级的保温材料或制品。当采用B1级或B2级燃烧性能的保温材料或制品时，应采取防止火灾通过保温系统在建筑的立面或屋面蔓延的措施或构造。（5）JGJ289-2012《建筑外墙外保温防火隔离带技术规程》第5.0.2条–第5.0.3条防火隔离带的宽度不应小于300mm。防火隔离带的厚度宜与外墙外保温系统厚度相同。同时，根据JGJ289-2012第5.0.11条，严寒地区防火隔离带热阻不得小于外墙外保温系统热阻的50%。（6）《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》屋顶与外墙交界处、屋顶开口部位四周的保温层，应采用宽度不小于500mm的A级保温材料设置水平防火隔离带。三、保温材料燃烧性能等级确定1.外墙保温材料燃烧性能等级确定（依据GB55037-2022）计算公式：本工程为住宅建筑，采用与基层墙体、装饰层之间无空腔的外墙外保温系统，建筑高度\(H=80.0\,\text{m}\)。根据GB55037-2022第6.6.6条，保温材料燃烧性能等级按如下规则选取：燃烧性能等级符号说明：\(H\)：建筑高度，mA级：不燃材料B1级：难燃材料参数代入：本工程建筑高度\(H=80.0\,\text{m}\)，满足\(27<H\leq100\)条件规范要求：≥B1级结论：外墙保温材料采用B1级挤塑聚苯板（XPS），满足规范要求。2.屋面保温材料燃烧性能等级确定根据GB55037-2022第6.6.1条，屋面保温系统不应采用燃烧性能低于B2级的保温材料。当采用B1级或B2级燃烧性能的保温材料时，应采取防止火灾蔓延的措施。本工程屋面兼具上人使用功能，防火要求严格，且上人屋面厚度较厚，结合安全性与设计经济性综合考量，屋面保温材料采用A级岩棉板。结论：屋面保温材料采用A级岩棉板。3.外墙保温材料燃烧性能等级校核（人员密集场所条件）本工程虽为住宅建筑，必要时需参照相关规范要求，若建筑物某部位属于人员密集场所，外墙外保温材料燃烧性能应符合相应规定。根据《建筑防火通用规范》（GB55037-2022）：(1)若设置人员密集场所，其外墙外保温材料燃烧性能应为A级。(2)若保温材料与两侧不燃性结构构成无空腔复合保温结构体，且保温材料燃烧性能为B1级时，保温材料两侧不燃性结构的厚度均不应小于50mm。本工程类型：住宅建筑，不设置人员密集场所，外墙燃烧性能等级可选用B1级材料，满足规范要求。结论：燃烧性能等级选择合理。四、屋面保温系统厚度设计计算1.热工设计要求本工程位于严寒地区，屋面传热系数限值根据GB55015-2021及GB50176-2016第5.2节“楼、屋面”要求执行。屋面设计条件：上人平屋面（倒置式保温屋面系统）气候分区：严寒地区（A区）设计目标传热系数：\(K_{roof}\leq0.35\,\text{W/(m}^2\cdot\text{K)}\)2.保温材料导热系数计算值（1）计算公式本公式依据GB50176-2016附录B规定，适用于屋面保温材料导热系数修正计算。λ符号说明：\(\lambda_c\)：保温材料导热系数计算值，W/(m·K)\(\lambda\)：保温材料导热系数设计取值，W/(m·K)\(a\)：保温材料导热系数的修正系数，按GB50176-2016附录B表B.2取值（2）屋面保温材料（岩棉板）导热系数修正参数代入：\(a=1.20\)（岩棉板修正系数）\(\lambda=0.042\,\text{W/(m·K)}\)计算：λ结论：屋面保温层导热系数计算值为\(\lambda_c=0.0504\,\text{W/(m·K)}\)。3.屋面总热阻计算与保温层厚度确定通过热工反算确定屋面保温层厚度。采用倒置式屋面构造（从室内到室外：结构层→找平层→防水层→保温层→保护层），简化模型如下。（1）屋面各构造层热阻计算计算公式：R符号说明：\(R_i\)：第i层材料的热阻，m²·K/W\(\delta_i\)：第i层材料的厚度，m\(\lambda_i\)：第i层材料的导热系数，W/(m·K)参数代入（屋面构造各层参数）：构造层次材料厚度\(\delta\)(m)导热系数\(\lambda\)(W/(m·K))热阻\(R\)(m²·K/W)1-1内表面换热阻\(R_{si}\)——0.111-2钢筋混凝土屋面板0.121.740.06901-3水泥砂浆找平层0.020.930.02151-4防水层（不计热阻）———1-5保温层（A级岩棉板）\(\delta_{ins,r}\)0.0504（修正后）\(\delta_{ins,r}/0.0504\)1-6细石混凝土保护层0.051.510.03311-7外表面换热阻\(R_{se}\)——0.04非保温构造层热阻之和（不含保温层）：R结论：非保温构造层热阻基本满足初步设计要求。（2）所需保温层热阻计算公式：R符号说明：\(R_{ins,r}\)：保温层所需最小热阻，m²·K/W\(K_{roof}\)：屋面设计传热系数，取\(0.35\,\text{W/(m}^2\cdot\text{K)}\)\(R_0\)：屋面非保温构造层总热阻，m²·K/W参数代入：R（3）所需保温层厚度计算公式：δ参数代入：δ结论：屋面A级岩棉板保温层设计厚度\(\delta_{ins,r}=130\,\text{mm}\)。4.屋面保温材料防火厚度校核本计算书依据JGJ289-2012及《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》，针对屋面保温系统的防火隔离措施与保温材料自身厚度防火性能进行综合校核。（1）防火隔离带设置要求（依据《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》）结合本计算书前述规范要求，当屋面采用B1级保温材料时，屋顶与外墙交界处、屋顶开口部位四周的保温层，应采用宽度不小于500mm的A级保温材料设置水平防火隔离带。本计算书修正了屋面保温层设计方案：屋面保温材料已采用A级岩棉板，无需再设置A级防火隔离带，但需按要求在屋顶与外墙交界处设置水平防火隔离带。设计措施：在屋顶与外墙交界处、屋面开口部位四周设置水平防火隔离带（A级保温材料）隔离带宽度：不小于500mm隔离带厚度：与屋面保温层厚度一致（130mm）隔离带位置：屋顶与外墙交界处、开口部位四周（2）A级保温材料厚度热工校核屋面上人区域岩棉板处于压应力作用下，需保证130mm厚度在满足热工要求的前提下满足承载力要求（密度>120kg/m³）。结论：屋面保温岩棉板厚度130mm，A级，满足热工及防火构造要求。五、外墙保温系统防火厚度设计计算1.热工设计要求本工程位于严寒地区，外墙传热系数限值根据GB55015-2021及GB50176-2016执行。外墙设计条件：气候分区：严寒地区（A区）设计目标传热系数：\(K_{wall}\leq0.45\,\text{W/(m}^2\cdot\text{K)}\)2.保温材料导热系数计算值（1）计算公式本公式依据GB50176-2016附录B规定，适用于外墙保温材料导热系数修正计算。λ符号说明：\(\lambda_c\)：保温材料导热系数计算值，W/(m·K)\(\lambda\)：保温材料导热系数设计取值，W/(m·K)\(a\)：保温材料导热系数的修正系数，按GB50176-2016附录B表B.2取值（2）外墙保温材料（XPS板）导热系数修正参数代入：\(a=1.15\)（B1级挤塑聚苯板修正系数）\(\lambda=0.028\,\text{W/(m·K)}\)计算：λ结论：外墙保温层导热系数计算值为\(\lambda_c=0.0322\,\text{W/(m·K)}\)。3.外墙总热阻计算与保温层厚度初步确定（1）外墙构造及非保温层热阻计算计算公式：各层热阻：R总热阻（不含保温层）：R符号说明：\(R_j\)：第j层材料的热阻，m²·K/W\(\delta_j\)：第j层材料厚度，m\(\lambda_j\)：第j层材料导热系数，W/(m·K)\(R_{si}\)：内表面换热阻\(R_{se}\)：外表面换热阻\(n\)：非保温材料构造层数参数代入（外墙构造各层参数）：构造层次材料厚度\(\delta\)(m)导热系数\(\lambda\)(W/(m·K))热阻\(R\)(m²·K/W)2-1内表面换热阻\(R_{si}\)——0.112-2水泥砂浆找平层0.010.930.01082-3钢筋混凝土基层墙体0.201.740.11492-4找平层（界面剂）0.010.930.01082-5保温层（XPSB1级）\(\delta_{ins,w}\)0.0322（修正后）\(\delta_{ins,w}/0.0322\)2-6抹面胶浆层（含网格布）0.0050.930.00542-7饰面层（涂料/装饰板）0.0020.930.00222-8外表面换热阻\(R_{se}\)——0.04非保温构造层热阻之和（不含保温层及抹面胶浆层等外墙内、外表面换热影响）：R结论：非保温构造层总热阻基本满足初步构造设计要求。（2）所需保温层热阻计算公式：R符号说明：\(R_{ins,w}\)：外墙保温层所需最小热阻，m²·K/W\(K_{wall}\)：外墙设计传热系数，取\(0.45\,\text{W/(m}^2\cdot\text{K)}\)\(R_{non}\)：外墙非保温构造层总热阻，取\(0.2941\,\text{m}^2\cdot\text{K/W}\)参数代入：R（3）所需保温层厚度计算公式：δ参数代入：δ结论：外墙B1级XPS保温板设计厚度初步取\(\delta_{ins,w}=62\,\text{mm}\)，满足热工设计要求。4.外墙防火隔离带构造设计当外墙保温材料燃烧性能为B1级时，根据JGJ289-2012及GB55037-2022，必须在保温系统中每层设置防火隔离带。计算公式（隔离带设置位置要求，依据GB55037-2022第6.6.1条和JGJ289-2012第5.0.2条）：防火墙隔离设计要求：沿楼板位置每层设置隔离带宽度：\(\geq300\,\text{mm}\)隔离带材料：A级燃烧性能保温材料参数代入：1.隔离带设置位置：每层楼板处（沿窗口上沿设置）。2.隔离带宽度要求：\(W_{iso}\geq300\,\text{mm}\)，本工程设计取\(W_{iso}=300\,\text{mm}\)。3.隔离带厚度要求：应与外墙外保温系统厚度相同。隔离带材料选用：隔离带选用A级岩棉条（燃烧性能A1级，密度\(\geq100\,\text{kg/m}^3\)）：隔离带宽度：300mm隔离带厚度：与外墙主保温层厚度相同，取62mm隔离带热阻计算值：\(R_{iso}=\frac{0.062}{0.046}\times1.15\approx1.55\,\text{m}^2\cdot\text{K/W}\)（符合JGJ289-2012第5.0.11条严寒地区要求）外墙隔离带热阻校核（依据JGJ289-2012第5.0.11条）计算公式：R符号说明：\(R_{iso}\)：防火隔离带热阻，m²·K/W\(R_{ins,w}\)：外墙保温系统主保温层热阻，m²·K/W\(\alpha\)：比例系数，严寒地区取0.50参数代入：α=0.50R_iso=62mmA级岩棉条：λ_c=0.046×1.15=0.0529W/(m·K)R_iso=0.062÷0.0529≈1.17m²·K/W主保温层热阻：R_ins,w≈1.9281m²·K/W0.50×R_ins,w=0.964m²·K/W≤1.17m²·K/W→满足结论：防火隔离带宽度300mm，厚度62mm，A级材料，满足规范要求。5.无空腔复合保温结构体构造要求校核（GB55037-2022第6.6.2条）当外墙保温材料燃烧性能为B1级且已采用无空腔构造时，必须满足以下构造要求。计算公式（无空腔复合保温结构体两侧不燃性结构厚度要求，依据GB55037-2022第6.6.2条）：t其中：\(t_{non}\)：保温层两侧不燃性结构的厚度，mm符号说明：\(t_{non}\)：不燃性结构层厚度，mm50mm：GB55037-2022第6.6.2条规定的最小不燃性结构厚度检查：外墙构造中，保温层内侧基层墙体为200mm钢筋混凝土（不燃性，满足\(\geq50\,\text{mm}\)），保温层外侧为非不燃薄抹灰砂浆（小于50mm），不满足“两侧不燃性结构厚度\(\geq50\,\text{mm}\)”的构造要求。由于保温层外侧不能满足不燃性结构厚度\(\geq\)50mm，不应采用GB55037-2022第6.6.2条豁免条件，应按通用防火措施设置隔离带。6.防护层厚度设计（引用《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》）当外墙外保温系统采用B1级保温材料且未构成无空腔复合保温结构体时，应按以下防护层厚度设计。计算公式：t（依据《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》）符号说明：\(t_{cover}\)：防护层厚度，mm设计取值：首层防护层厚度：\(t_{cover}=6\,\text{mm}\)（不小于6mm）其他楼层防护层厚度：\(t_{cover}=3\,\text{mm}\)（不小于3mm）采用燃烧性能为B1级的保温材料时，防护层厚度不应小于10mm——针对内保温系统，与外保温分开执行。外墙外保温材料已完成设计：抹面胶浆防护层厚度：6mm（首层）/3mm（其他层）采用耐碱玻纤网格布增强，满足抗冲击要求结论：防护层厚度取首层6mm，标准层3mm。7.外墙保温厚度第2步校核（防火与热工同步优化）本工程同时满足：热工反算\(\delta_{ins,w}\approx62\,\text{mm}\)XPS板燃烧性能B1级，每层设置A级防火隔离带，隔热构造无空腔防护层（抹面砂浆+网格布）覆盖完全。结论：外墙保温厚度定稿为62mmB1级XPS板，配合A级隔离带及防护层，防火安全与热工性能均满足设计要求。六、屋面与外墙交界处防火隔离带设计根据GA129-2018和早期《民用建筑外保温系统及外墙装饰防火暂行规定》及有关规范条文，当屋面保温材料为A级、外墙保温材料为B1级时，屋面与外墙交界处须设置为A级不燃隔离带。设计参数项目要求值本工程取值符合性隔离带宽度≥500mm500mm符合隔离带材料A级燃烧性能A级岩棉条符合隔离带厚度与外墙保温层厚度相同62mm符合隔离带热阻校核计算公式R参数代入δλRjunction=0.062÷0.0529≈1.17结论屋面与外墙交界处设A级岩棉条隔离带，宽度500mm，厚度62mm，满足规范要求。七、防火隔离带热工附加验算本计算书依据JGJ289-2012第5.0.11条，设定严寒地区外墙外保温系统防火隔离带热阻不得小于外墙外保温系统热阻的50%。本工程B1级XPS板总热阻约为1.93m²·K/W，A级岩