GB51249-2017實施后的設(shè)計方法及其基本知識

      在《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》GB51249-2017執(zhí)行以來，據(jù)該規(guī)范第3.2.6條鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計方法有三種，分別是耐火極限法、承載力法、臨界溫度法。耐火極限法（tm≥td）中的鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際耐火極限tm可通過耐火驗算或耐火試驗確定，當耐火驗算得出的防火涂層厚度數(shù)據(jù)與耐火試驗數(shù)據(jù)不一致時，應(yīng)以兩者中數(shù)據(jù)最大值為準。構(gòu)件抗火能力試驗（即鋼構(gòu)件實際耐火試驗）依據(jù)《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》GB/T 9978.1-2008進行防火試驗并確定實際耐火極限tm ，構(gòu)件抗火需求（設(shè)計耐火極限td ）依據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，可查《建筑防火設(shè)計規(guī)范》GB50016-2014，防火涂料要求及選型可見《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》 GB14907-2018、 《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》 TCECS 24-2020 。

       結(jié)構(gòu)承載力法和臨界溫度法（這二種方法廣義上都是性能設(shè)計）可見《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》GB51249-2017。結(jié)構(gòu)承載力法是一種基于結(jié)構(gòu)計算的抗火設(shè)計方法，抗火能力及抗火需求均基于結(jié)構(gòu)承載力，要求結(jié)構(gòu)耐火承載力Rd不小于結(jié)構(gòu)火荷載組合效應(yīng)Sm ，以滿足耐火極限需求。臨界溫度法也是一種基于結(jié)構(gòu)計算的抗火設(shè)計方法，要求鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件最高溫度不高于臨界溫度，即Td≥Tm，以滿足耐火極限需求。為便于結(jié)構(gòu)承載力法和臨界溫度法的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計， GB51249采用了等同于火災(zāi)下的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，這樣計算公式及參數(shù)可以采用《鋼標》的表達形式

     在《鋼結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》 GB 55006-2021 第6.3.3條及《建筑防火通用規(guī)范》 GB55037- 2022第5.1.4條明確了鋼結(jié)構(gòu)的防火設(shè)計可采用基于耐火試驗的耐火極限法（火災(zāi)下鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際耐火極限td 不應(yīng)小于其設(shè)計耐火極限tm ） 。實際上耐火極限法可通過耐火驗算（試驗+計算）或耐火試驗（試驗+數(shù)值模擬分析）二種方法確定（ 《建筑防火通用規(guī)范》GB55037-2022第5.1.4條）。耐火極限法的耐火試驗是用設(shè)計荷載作用下的構(gòu)件進行模擬試驗，對于實際工程構(gòu)件的實際荷載、約束及構(gòu)件截面多種時將費時費力費財且受到試驗條件限制（柱高4~6m常用截面均可、柱壓力500t可下端固端上端或二端簡支，梁跨4~6m常用截面均可、集中荷載200t可二端固端或簡支），而規(guī)范第3.2.6條第1款所指的按規(guī)范有關(guān)規(guī)定計算，即耐火驗算應(yīng)為指在構(gòu)件防火設(shè)計時，可采用承載力法或臨界溫度法進行耐火驗算。

      結(jié)構(gòu)承載力法和臨界溫度法是建立在所有數(shù)據(jù)都可靠前提下的抗火設(shè)計方法，但抗火計算本身較粗略復(fù)雜，也存在不少假定，防火涂料的主要參數(shù)來自于試驗和統(tǒng)計，受試驗手段和財力物力的限制，現(xiàn)階段還比較難以做到精準設(shè)計。所以基于《鋼結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》 GB 55006-2021 的精神，耐火極限法（耐火試驗）、結(jié)構(gòu)承載力法和臨界溫度法實際上一致，可同時供設(shè)計人員選用，這也是各國家和地區(qū)通常采用的方法?！督ㄖ摻Y(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》第3.2.1條為強條（2023年6月1日執(zhí)行的《建筑防火通用規(guī)范》GB55037-2022已把GB51249-2017的3.1.1、3.1.2.、3.1.3、3.2.1共4條強條全部廢止）為規(guī)避該強條，設(shè)計人員和審圖單位的審查人員需要抗火計算書時，常用的鋼框架結(jié)構(gòu)可采用PKPM （承載力法） 、YJK軟件（承載力法）、3D3S （承載力法、臨界溫度法）補充計算。可見，現(xiàn)階段鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計主要采用基于結(jié)構(gòu)計算抗火設(shè)計方法的承載力法和臨界溫度法。