GB51249-2017實施后的設計方法及其基本知識

      在《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》GB51249-2017執(zhí)行以來，據該規(guī)范第3.2.6條鋼結構防火設計方法有三種，分別是耐火極限法、承載力法、臨界溫度法。耐火極限法（tm≥td）中的鋼結構構件的實際耐火極限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據與耐火試驗數據不一致時，應以兩者中數據最大值為準。構件抗火能力試驗（即鋼構件實際耐火試驗）依據《建筑構件耐火試驗方法》GB/T 9978.1-2008進行防火試驗并確定實際耐火極限tm ，構件抗火需求（設計耐火極限td ）依據統(tǒng)計結果，可查《建筑防火設計規(guī)范》GB50016-2014，防火涂料要求及選型可見《鋼結構防火涂料》 GB14907-2018、 《鋼結構防火涂料應用技術規(guī)程》 TCECS 24-2020 。

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

     在《鋼結構通用規(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條明確了鋼結構的防火設計可采用基于耐火試驗的耐火極限法（火災下鋼結構構件的實際耐火極限td 不應小于其設計耐火極限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計荷載作用下的構件進行模擬試驗，對于實際工程構件的實際荷載、約束及構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)范有關規(guī)定計算，即耐火驗算應為指在構件防火設計時，可采用承載力法或臨界溫度法進行耐火驗算。

      結構承載力法和臨界溫度法是建立在所有數據都可靠前提下的抗火設計方法，但抗火計算本身較粗略復雜，也存在不少假定，防火涂料的主要參數來自于試驗和統(tǒng)計，受試驗手段和財力物力的限制，現階段還比較難以做到精準設計。所以基于《鋼結構通用規(guī)范》 GB 55006-2021 的精神，耐火極限法（耐火試驗）、結構承載力法和臨界溫度法實際上一致，可同時供設計人員選用，這也是各國家和地區(qū)通常采用的方法?！督ㄖ摻Y構防火技術規(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，常用的鋼框架結構可采用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，現階段鋼結構防火設計主要采用基于結構計算抗火設計方法的承載力法和臨界溫度法。