6.3 钢构件升温计算

6.3.1 式(6.3.1)是以单位长度钢构件为计算对象,同时假定:(1)保护材料外表面的温度等于构件周围空气的温度;(2)由外部传入的热量全部消耗于提高构件和保护材料的温度,不计其他热损失;(3)钢构件截面温度均匀分布,保护层厚度内温度线性分布。
    由传热学有:在微小时间增量△t内,通过保护材料传入构件单位长度内的总热量为:

    在△t内,构件环境温度上升为△Tg,单位长度构件吸热为:

    保护材料吸热为:

    令△Q=△Q1+△Q2
    经整理,并忽略次要项,即得式(6.3.1)。
    当梁上部支承钢筋混凝土板,或柱部分靠墙时,式(6.3.1)偏于安全。当构件的截面系数Fi/V<10m-1时,式(6.3.1)不再适用。利用式(6.3.1)计算钢构件温度时,△t不应超过30s以免误差过大。

6.3.2 裸露钢构件的温度计算应考虑构件的表面热阻,即构件表面温度小于周围气体温度,所以引入对流和辐射传热系数。对流传热系数αc、辐射传热系数αr系根据EN1991-1-2:2002取值。
    当构件有非膨胀型防火被覆时,B的精确表达式为:

    但一般情况下, ,故式(6.3.2-3)的简化是可以接受的。

6.3.3 该公式是根据第6.3.1条规定的方法计算出的结果拟合得到的。

6.3.5 由于高温下水分蒸发吸热,含水的防火保护层会延迟火灾下钢构件的升温,见图3。防火保护层内含水率的大小与保护层材料的特性、环境湿度等因素有关,表15为部分防火隔热材料的平衡含水率,供设计人员在缺乏具体数据时参考。


图3 火灾下有湿性保护层钢构件升温的延迟时间

表15 部分防火隔热材料的平衡含水率