防火隔声门设计选型计算书（含五金配置）

防火隔声门设计选型计算书（含五金配置）工程名称：××高层公共建筑设计部位：地下二层通风机房与疏散走道之间门型规格：钢质防火隔声门（双扇对开），1200mm×2100mm性能要求：甲级防火（耐火极限≥1.5h）；计权隔声量Rw设计阶段：施工图设计编制日期：2026年9月目录TOC\o"1-2"\h\z\u1工程概况与设计任务 11.1工程概况 11.2设计任务与边界条件 11.3设计目标与技术指标 12设计依据与引用标准 33门体构造方案 43.1总体构造 43.2主要材料参数 44主要符号说明 55空气声隔声性能计算 65.1隔声基本原理与质量定律 65.2门扇面密度计算 65.3单层板隔声量估算（质量定律基准） 65.4双层复合结构隔声量计算 75.5临界频率与吻合效应校核 75.6缝隙与孔洞漏声修正 85.7隔声性能汇总与验证 86耐火性能设计计算 106.1耐火等级选型 106.2门扇热工参数 106.3背火面温升校核 106.4遇火膨胀密封条配置计算 116.5耐火性能验证 117结构力学计算 137.1荷载取值 137.2门扇面板强度与刚度 137.3骨架强度与刚度 147.4门框强度与整体变形 147.5结构验证 158五金配置设计与计算 168.1铰链承载力计算 168.2闭门器选型计算 168.3顺序器、锁具与逃生装置 178.4隔声与防火密封系统配置 178.5紧固件连接计算 188.6五金配置清单 189综合验证与设计结论 1910设计说明、施工与验收要求 2010.1图纸与加工要求 2010.2安装要求 2010.3检测与验收 2010.4使用与维护 20附录A主要计算参数与结果速查表 22PAGE11工程概况与设计任务1.1工程概况本项目为某高层公共建筑（建筑高度约52.6m，属一类高层公共建筑）。地下二层设通风机房、排烟机房及空调机房，机房内风机、水泵等设备运行噪声较高（实测机组噪声级约80~85dB(A)）。为同时满足设备机房与疏散走道之间的防火分隔和噪声控制要求，机房通向疏散走道的门选用钢质防火隔声门，其设计选型计算按本计算书执行。1.2设计任务与边界条件本计算书的主要任务：确定防火隔声门的耐火等级与构造方案；完成空气声隔声性能、耐火性能、结构力学性能的计算校核；完成配套五金的选型配置计算，并形成可指导加工、安装与验收的完整设计文件。主要边界条件如下：（1）门洞尺寸：1200mm×2100mm（宽×高），双扇对开，单扇门宽600mm，门扇净高2070mm；（2）开启方向：向疏散方向（走道侧）平开，门扇常闭，由闭门器自动关闭；（3）耐火等级：甲级防火门，耐火极限不低于1.5h；（4）隔声要求：计权隔声量Rw不小于40dB（5）使用环境：室内干燥环境，环境温度5~35℃，无腐蚀性介质，门两侧存在机械通风正压差（设计取50~100Pa）；（6）加工与检验：门体构造应符合GB12955的要求，耐火性能须通过GB/T9978耐火试验并取得型式检验报告。1.3设计目标与技术指标根据工程使用要求及相关标准，防火隔声门的主要设计目标汇总见表1-1。表1-1防火隔声门主要设计目标序号性能项目设计指标依据/说明1耐火极限≥1.5h（甲级）GB50016-2014、GB12955-20082计权隔声量R≥40dBGB/T8485、GB/T501213门扇开启力≤80N（把手处）GB50877-2014验收要求4门扇平面外挠度≤L结构变形控制5启闭耐久性≥20万次铰链、闭门器选型6缝隙密封性能等效漏声面积受控隔声修正计算

2设计依据与引用标准本计算书的设计与计算以下列现行标准、规范及规程为依据，计算所引用的标准版本以出版现行有效版本为准。表2-1设计依据与引用标准标准编号标准名称类别GB12955-2008《防火门》产品标准GB50016-2014（2018年版）《建筑设计防火规范》防火设计GB/T8485-2008《建筑门窗空气声隔声性能分级及检测方法》隔声检测GB/T50121-2005《建筑隔声评价标准》隔声评价GB/T19889.3-2005《声学建筑和建筑构件隔声测量第3部分：建筑构件空气声隔声的实验室测量》隔声检测GB50877-2014《防火卷帘、防火门、防火窗施工及验收规范》施工验收GB50009-2012《建筑结构荷载规范》荷载取值GB/T6728-2017《结构用冷弯空心型钢》型材GB/T11253-2019《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》板材GB/T11835-2016《绝热用岩棉、矿渣棉及其制品》芯材GA93-2004《防火门闭门器》五金GB/T32223-2015《建筑门窗五金件通用要求》五金EN1154:1996+A1《建筑五金门控闭门器要求和试验方法》（参考）五金ISO834-1:1999《耐火试验建筑构件第1部分：一般要求》（参考）耐火试验GB/T9978.1-2008《建筑构件耐火试验方法第1部分：一般要求》耐火试验

3门体构造方案3.1总体构造钢质防火隔声门由门框、门扇（双面钢板＋岩棉芯材＋内部骨架）、密封系统和五金系统四部分组成，构造方案如下：（1）门框：采用1.5mm冷轧钢板折弯成型，框料截面宽90mm，带安装边，采用M10膨胀螺栓固定于墙体，间距不大于500mm；（2）门扇：双面采用1.5mm冷轧钢板，内填60mm厚岩棉板（密度不小于150kg/m³），门扇总厚度65mm；（3）内部骨架：竖挺、横挺采用40mm×20mm×2mm冷弯矩形钢管，竖挺沿门扇高度通长设置，横挺设于门扇中部（将竖挺无支长度分为两段，各约1.05m），形成网格骨架，既提高门扇整体刚度，又防止岩棉板沉陷；（4）企口构造：门扇与门框设20mm阶梯式迷宫企口，形成声闸，同时阻挡火势沿门缝蔓延；（5）密封系统：设置三道隔声密封——①门扇周边与企口部位设双道EPDM中空隔声密封条；②双扇中缝设磁性密封条；③门扇底部设自动下降式密封条（关门时自动下落压紧门槛）。企口内另设防火膨胀密封条（遇火膨胀封堵缝隙）。3.2主要材料参数设计计算采用的主要材料参数见表3-1。表3-1主要材料物理力学参数材料参数名称取值依据冷轧钢板（Q235B）弹性模量E2.06×10⁵MPaGB/T11253密度ρ7850kg/m³泊松比ν0.30抗弯强度设计值f205MPaGB50017（t≤16mm）岩棉板密度150kg/m³GB/T11835导热系数λ0.040W/(m·K)比热容c1030J/(kg·K)EPDM密封条设计压缩率20%~25%防火膨胀条起始膨胀温度/体积膨胀倍率200℃/≥8

4主要符号说明本计算书使用的主要符号及其含义、单位见表4-1，全部符号均以公式编辑器形式给出；未列入的符号在出现处另行说明。表4-1主要符号说明符号含义单位R隔声量dBR计权隔声量dBm面密度（单位面积质量）kg/m²f频率Hzf临界频率（吻合频率）Hzf双层结构共振频率Hzρ材料密度kg/m³ν泊松比—E弹性模量MPat板（层）厚度md空气层/填充层厚度mc空气中声速m/sλ导热系数W/(m·K)R热阻m²·K/WΔT温升KG门扇自重（重力）NM弯矩/扭矩N·mσ正应力MPaτ剪应力MPaδ挠度（变形）mmI截面惯性矩mm⁴W截面模量mm³q面荷载/线荷载Pa或N/mk动力系数—n数量个/只

5空气声隔声性能计算5.1隔声基本原理与质量定律门扇作为单层或多层密实构件，其空气声隔声性能主要取决于面密度、结构刚度与入射声波频率。在中低频段（低于临界频率），单层均质密实板的隔声量近似服从质量定律： R=20·lgms+20·式中：R—隔声量（dB）；ms—构件面密度（kg/m²）；f—计算频率（Hz）；常数43为扩散声场入射条件下由实测数据回归得到的经验系数。质量定律适用于单层均质板且频率低于临界频率的频段，当f5.2门扇面密度计算门扇为“钢板—岩棉—钢板”多层复合结构，面密度按各层材料面密度求和计算： ms=iρ式中：ρs—钢板密度（kg/m³）；ts—单层钢板厚度（m）；ρr—岩棉板密度（kg/m³）；tr代入式（5-2）得：ms=32.55kg/m²，其中钢板层合计23.55kg/m²，岩棉层9.00kg/m²5.3单层板隔声量估算（质量定律基准）以500Hz作为隔声评价的代表性频率（GB/T50121计权曲线敏感频段），由式（5-1）按整扇门面密度估算：代入式（5-1）得：R500=41.2dB单层质量定律在500Hz处仅约41.2dB，低于45dB的门扇本体设计目标，说明单纯依靠增加面密度不能满足高性能隔声要求，必须利用双层板结构在共振频率以上获得的附加隔声量。5.4双层复合结构隔声量计算门扇为“钢板—岩棉—钢板”双层复合结构。双层板结构在共振频率以上可获得高于等质量单层板的隔声量。5.4.1双层结构共振频率 f0=12π式中：ρ0—空气密度（1.21kg/m³）；c—空气中声速（344m/s）；m1,m2—两侧钢板面密度（均为11.78kg/m²）；代入式（5-3）得：f0=101Hz岩棉芯材对双层板共振有明显的阻尼与吸声抑制作用，且共振频率101Hz位于隔声评价频段下限附近，共振谷对计权隔声量的不利影响有限。5.4.2双层复合结构隔声量 R=20·lgms·f式中：ΔR—空气层（含吸声材料）附加隔声量（dB）。当腔内填充吸声材料时，中高频附加隔声量可取8~12dB，本设计保守取8dB。代入式（5-4），500Hz处得：R500=49.2dB考虑低频段（100~315Hz）质量定律隔声量较低及板面固有共振等频率响应因素，按GB/T50121计权方法估算，门扇本体计权隔声量取设计值Rw,panel=45dB5.5临界频率与吻合效应校核薄板在临界频率处出现吻合效应，隔声量出现明显低谷。临界频率按下式计算： fc=c2式中：ρ—钢板密度；ν—泊松比；E—弹性模量；t—单层钢板厚度。代入式（5-5），t=0.0015m，得：fc=8.1×10³Hz临界频率约8.1kHz，远高于隔声评价的主要频段（100~3150Hz），吻合谷不会出现在人耳敏感频段；同时，岩棉芯材的阻尼作用和双层结构的耦合进一步抑制了吻合效应。校核结论：吻合效应对本门隔声性能不构成控制因素。5.6缝隙与孔洞漏声修正门缝、孔洞等薄弱环节对隔声性能影响极大。本门按组合构件计算综合隔声量： Req=-10·lgS式中：S—门扇总面积（2.52m²）；Sp—门扇有效隔声面积（m²）；Rp—门扇本体隔声量（45dB）；Ss—门缝等效透声面积（m²）；Rs门缝总长度（含顶、底、两侧竖缝及双扇中缝）：Ls=8.7m经三道密封系统（迷宫企口＋双道EPDM中空密封条＋磁性条/底部自动下降条）处理，按安装公差控制框扇间隙不大于3mm、密封条设计压缩量不小于2mm，门缝等效透声缝宽取0.3mm，则Ss=2.61×10⁻³m²；双道密封条件下门缝自身隔声量保守取Rs代入式（5-6）得：Req=41.9dB验证：Req=41.9dB≥40dB，满足设计目标，余量1.9dB风险提示（密封失效工况校核）：若密封条老化失效，等效缝宽增大至0.5mm且门缝自身隔声量降至0dB，代入式（5-6）得Req≈27.5dB，隔声性能将急剧劣化。计算表明密封系统对隔声性能起决定性作用，必须纳入日常检查与定期更换维护计划，其维护周期与更换要求见第105.7隔声性能汇总与验证表5-1隔声性能计算汇总项目计算值控制值结论单层质量定律隔声量（500Hz）41.2dB—基准值双层复合结构隔声量（设计值Rw,panel45dB≥45dB满足缝隙修正后综合隔声量R41.9dB≥40dB满足，余量1.9dB临界频率f8.1kHz>3.15kHz无吻合谷影响结论：本门空气声隔声设计满足Rw≥40dB的要求。最终隔声性能以按GB/T19889.3实验室检测、按GB/T50121评价的结果为准，本计算已预留不少于1.9dB

6耐火性能设计计算6.1耐火等级选型根据GB50016-2014（2018年版）第6.2.7条的规定，通风、空气调节机房和变配电室开向建筑内的门应采用甲级防火门。本项目门位于地下二层通风机房与疏散走道之间，故按甲级防火门设计，耐火极限不低于1.5h（GB12955-2008甲级）。同时按GB12955对门扇面板厚度、填充材料、防火五金（铰链、闭门器、顺序器、防火锁）及密封构造的要求进行配置。6.2门扇热工参数门扇传热由双面钢板与岩棉复合层构成，门扇总热阻按各层热阻之和计算： Rth=2·δs式中：δs—单层钢板厚度（0.0015m）；λs—钢板导热系数（45W/(m·K)）；δr—岩棉层厚度（0.06m）；λr—岩棉导热系数（0.040W/代入式（6-1）得：Rth=1.50m²·K/W计算表明：钢板层热阻仅约6.7×10⁻⁵m²·K/W，可忽略不计，门扇热阻几乎全部由岩棉层提供。因此，岩棉层的厚度与密度是耐火性能的控制参数，施工中必须保证填充密实、无空腔。6.3背火面温升校核（1）标准火灾升温曲线（ISO834/GB/T9978）： Tg=345·lg8t+1式中：Tg—炉内平均温度（℃）；t—火灾作用时间（mint=90min时，代入式（6-2）得：Tg=1006℃（2）背火面稳态温升估算（热阻—表面换热模型）： ΔT=Tg-T式中：T0—环境初始温度（20℃）；hs—背火面综合换热系数（自然对流加辐射，取10W/代入式（6-3）得：ΔT=61.6K。考虑火灾初期瞬态传热与门扇储热效应，背火面峰值温升约为稳态值的1.3~1.6倍，取1.5倍：ΔTpeak按GB/T9978隔热性判定准则，背火面平均温升不应大于140K，任一点最高温升不应大于180K。本计算ΔTpeak=92K<140K，满足要求并留有约说明与边界：上述计算为简化工程估算模型，防火门耐火极限最终必须以按GB/T9978试验、按GB12955检验并取得型式检验报告为准。本构造（60mm、150kg/m³岩棉＋双面1.5mm钢板）为经大量型式检验验证的成熟构造；若试验结果接近判据，可通过适当增加岩棉厚度（至65~70mm）或提高岩棉密度予以调整。6.4遇火膨胀密封条配置计算遇火膨胀密封条在高温下膨胀封堵门缝，防止火焰和烟气沿门缝窜越，沿门扇周边企口及双扇中缝连续布置。（1）膨胀后截面校核。膨胀条规格3mm×5mm（宽×高），体积膨胀倍率nv≥8 Aexp=nv式中：A0—膨胀条初始截面积（15mm²）；bseal、hseal—膨胀条宽度与高度（3mm代入式（6-4）得：Aexp=120mm²。门缝企口需封堵空间的截面积按5mm×3mm计为15mm²/m，Aexp（2）膨胀条长度计算： Lseal=2·b+h+式中：b—门洞宽度（1.2m）；h—门洞高度（2.1m）；bdoor—双扇中缝长度（2.1m代入式（6-5）得：Lseal=8.7m。采购长度按5%损耗计为9.14m，取整10m；接头处搭接长度不小于20mm6.5耐火性能验证（1）耐火等级：甲级（≥1.5h），符合GB50016-2014对通风机房门的防火要求；（2）隔热性：背火面峰值温升92K<140K，满足GB/T9978隔热性判据，裕度约34%；（3）完整性：遇火膨胀密封条膨胀后截面积120mm²，封堵富余8倍，满足门缝封堵要求；（4）结论：耐火构造满足甲级防火门要求，最终以型式检验报告为准。

7结构力学计算7.1荷载取值（1）门扇自重：单扇门质量按面密度、内部骨架及五金合计估算为m=55kg，自重为： G=m·g=55·9.81=540N （7-1）（2）水平荷载：参照GB50009-2012对可能出现密集人群场所水平荷载的取值精神，门扇水平均布荷载取qk=1.0kN/m²（偏安全）；同时校核人体冲撞集中力P=1.5kN（3）门两侧正压差：机械通风房间与走道之间取Δp=100Pa（偏安全）。7.2门扇面板强度与刚度面板按四边简支板计算，骨架网格尺寸300mm×525mm（短边a=0.30m）。（1）面板弯曲应力： σ=β·q·b2t式中：β—四边简支矩形板弯曲应力系数（ab=1.75时取0.29）；q—均布荷载（1000Pa）；b—板短边（0.30m）；t—面板厚度（0.0015m代入式（7-2）得：σ=11.6MPa<f=205MPa，满足。（2）面板挠度： δ=α·q·a4D D=E·t312·式中：α—四边简支板挠度系数（取0.0041）；D—板抗弯刚度（N·m）。代入式（7-4）得：D=63.7N·m。代入式（7-3）得：δ=0.52mm≤a250=1.2mm7.3骨架强度与刚度骨架布置：每扇门两侧（铰链侧与中缝侧）竖挺采用40mm×20mm×2mm冷弯矩形钢管通长设置，门扇中部设横挺1道，竖挺无支长度L=1.05m；横挺跨度0.6m。（1）竖挺荷载：面板均布荷载（承担宽度0.6m）加门扇自重线荷载：qline=729N/m（2）竖挺弯矩与应力： M=q·L28 σ=MW （式中：L—竖挺无支长度（1.05m）；W—方管截面模量。40mm×20mm×2mm方管：I=4.45×10⁴mm⁴，W=2.22×10³mm³。代入式（7-5）、（7-6）得：M=100.5N·m；σ=45.3MPa<205MPa，满足。（3）竖挺挠度： δ=5·q·L4384·E·I代入式（7-7）得：δ=1.26mm≤L250=4.2mm（4）横挺校核：横挺承担1.05m宽面板荷载：qline=1050N/m；M=47.3N·m；σ=21.3MPa<205MPa7.4门框强度与整体变形门框采用1.5mm钢板折弯成型（截面宽90mm，双折边），铰链反力与门扇推力由门框立柱承担。（1）门框立柱受门扇推力F=150N（把手处推力）作用于立柱中部，按简支梁计算：M=FL/4=78.8N·m。框料截面惯性矩I≈2.82×10⁵mm⁴，截面模量W≈6.27×10³mm³，σ=12.6MPa<205MPa，满足。（2）整体变形：门扇平面外最大挠度由骨架控制，δmax=1.26mm≤L2507.5结构验证表7-1结构计算汇总构件计算应力允许应力计算挠度允许挠度结论面板11.6MPa205MPa0.52mm1.2mm满足竖挺45.3MPa205MPa1.26mm4.2mm满足横挺21.3MPa205MPa——满足门框立柱12.6MPa205MPa——满足结论：门扇面板、骨架及门框的强度与刚度均满足设计要求，结构安全。

8五金配置设计与计算8.1铰链承载力计算（1）铰链数量与受力。按GB50877-2014及GB12955-2008的要求，防火门每扇门铰链不应少于3只。本设计每扇设3只重型防火铰链（单只额定承重不小于100kg），双扇共6只，沿门高均匀布置（间距约0.7m）。门扇自重G=540N，考虑启闭冲击取动力系数kd=1.5 Fv=G·k式中：n—铰链数量（3只）。（2）铰链销轴剪应力校核。销轴直径8mm： τ=FvA=45钢销轴许用剪应力取120MPa，τ=5.4MPa<<120MPa，满足。（3）结论：单只铰链最大受力270N，远小于额定承载力1000N（100kg），安全裕度大；铰链间距0.7m均匀布置，可防止门扇下垂变形。8.2闭门器选型计算（1）关门阻力矩。关门时闭门器需克服密封条压缩反力、底部密封条摩擦、门内外压差作用力及铰链摩擦：①密封条压缩反力：双道EPDM中空条线压缩力取20N/m，单扇缝长5.4m，Fseal=108N②底部自动下降密封条摩擦：Fdown=10N③正压差作用力（按实际机房正压50Pa计）：Fw=Δp·A=63N④铰链摩擦等效阻力：Ff=μ·G=54N关门阻力合力Rclose=235N，作用于门扇几何中心（距铰链轴线0.30m Mreq=Rclose（2）闭门器等级确定（EN1154分级）。M_req=70.5N·m，按EN1154分级属5级（55~75N·m）；考虑长期使用密封条压缩力增大及门扇变形等因素，取安全系数1.2：Mdesign=84.6N·m，选用EN11546级（75~105N·m）或国产GA93相应规格防火闭门器，每扇1台，共2（3）按“门重×门宽”经验法校核：单扇门55kg×0.6m=33kg·m，对应EN2~3级；考虑密封附加阻力后提高3级，与上述计算结果吻合。（4）开启力校核。GB50877-2014要求防火门门扇开启力不大于80N（把手处）。EN6级闭门器开启阻尼（含复位弹簧）约为关门力矩的0.5~0.6倍，把手处开启力估算： Fopen=MopenFopen=77.6N≤80N，满足。说明：闭门器力量与闭门速度现场可调，安装调试时以开启力不大于80N8.3顺序器、锁具与逃生装置（1）顺序器：双扇对开防火门必须配置顺序器（GB12955），确保后关闭扇先于主动扇闭合，数量1套；（2）防火锁：配置甲级防火门配套防火锁（含把手），锁具耐火性能符合GB12955要求。锁舌受水平推力150N校核：τ=F/A=1.3MPa，远小于锁体材料许用应力，满足；（3）逃生装置：疏散方向常闭防火门按消防审查意见配置推杠式逃生锁（选配项），安装后不得影响防火锁功能。8.4隔声与防火密封系统配置（1）EPDM隔声密封条：中空管φ18mm，设计压缩量2mm（压缩率约20%），压缩永久变形不大于30%；周边双道布置，总长度约12m（含损耗）；（2）磁性密封条：设于双扇中缝，长度2.1m，保证中缝闭合严密；（3）底部自动下降密封条：每扇1条，长0.6m，共2条；（4）防火膨胀密封条：3mm×5mm，共10m（见6.4节）；（5）密封有效性校核：三道密封后门缝等效透声缝宽不大于0.3mm，按5.6节式（5-6）修正计算，综合隔声量Req=41.9dB≥40dB8.5紧固件连接计算（1）铰链固定螺丝：M6×14不锈钢螺丝，每只铰链4颗，按双剪连接： τ=Fv2·nM6螺丝公称应力截面积20.1mm²，许用剪应力取90MPa，τ=1.7MPa<<90MPa，满足。（2）门框固定膨胀螺栓：M10膨胀螺栓，间距500mm，共约13颗。门体总重（双扇110kg加门框30kg）按13颗分担，单颗竖向剪力约106N；门扇推力产生的单颗抗拔力约300N，均远小于M10膨胀螺栓设计承载力（不小于5kN），满足。8.6五金配置清单表8-1五金配置清单序号名称规格/等级数量备注1重型防火铰链承重≥100kg/只6只每扇3只2防火闭门器EN11546级/GA932台每扇1台，力量可调3防火顺序器配套双扇门1套—4甲级防火锁（含把手）GB12955配套1套主动扇5天地插销不锈钢2套固定扇6防火膨胀密封条3mm×5mm10m企口＋中缝7EPDM隔声密封条中空管φ18mm12m周边双道8磁性密封条中缝专用2.1m双扇中缝9底部自动下降密封条长600mm2条每扇1条10不锈钢螺丝M6×14若干铰链、锁具固定11膨胀螺栓M1013套门框固定12密封胶及安装附件耐候硅酮等若干安装

9综合验证与设计结论表9-1性能验证汇总序号验证项目计算/配置值要求值及结论1耐火极限（隔热性）甲级，背火面峰值温升92K<140K，满足2计权隔声量（含缝隙修正）41.9dB≥40dB，满足（余量1.9dB）3门扇平面外挠度1.26mm≤L2504铰链承载力270N/只≤1000N/只，满足5闭门器扭矩EN6级（84.6N·m）≥70.5N·m，满足6门扇开启力77.6N≤80N，满足7遇火膨胀条封堵120mm²≥15mm²，满足8紧固件剪应力1.7MPa≤90MPa，满足综合结论：（1）本防火隔声门经隔声、耐火、结构、五金及密封全部分项计算校核，各项性能指标均满足设计要求，其中隔声性能含1.9dB设计余量，耐火构造含约34%温升裕度；（2）本计算书覆盖了门扇面密度、质量定律隔声、双层复合隔声、临界频率、缝隙漏声修正、耐火等级选型、门扇热阻、