《地下公共建筑結(jié)構(gòu)抗火性能設(shè)計標準》

中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準

地下公共建筑結(jié)構(gòu)抗火性能設(shè)計標準

（征求意見稿）

2014

1總則

1.1范圍

1.1.1為有效減輕地下公共建筑結(jié)構(gòu)的火災(zāi)損害，制定本設(shè)計規(guī)范。

1.1.2本規(guī)范適合于各類單建式或附建式地下公共建筑的結(jié)構(gòu)性能化抗火設(shè)

計，不包含上述建筑火災(zāi)后維修的設(shè)計。

1.1.3結(jié)構(gòu)性能化抗火設(shè)計應(yīng)以建筑的重要性分類和火災(zāi)危害性分析為基礎(chǔ)。

1.2規(guī)范性引用文件

2術(shù)語和符號

2.1術(shù)語

2.1.1地下公共建筑Undergroundpublicbuilding

位于地面以下，供人們進行各種公共活動的建筑。

2.1.2抗火設(shè)防類別fire-resistancefortificationcategoryforstructure

根據(jù)遭遇火災(zāi)后，可能造成的人員傷亡、直接和間接經(jīng)濟損失、社會影響

的程度等對建筑物進行的等級劃分。

2.1.3火災(zāi)場景firescenario

指火災(zāi)發(fā)展與蔓延的全過程。既包括建筑、可燃物等的靜態(tài)結(jié)構(gòu)和分布，

也包括火焰?zhèn)鞑?，煙氣流動等火?zāi)發(fā)展與蔓延的動態(tài)特性。

2.1.4特征火災(zāi)場景characteristicfirescenario

用來表征某特定情況下的火災(zāi)場景。

2.1.5抗火性態(tài)水準fireproofingperformancelevel

在火災(zāi)條件下，結(jié)構(gòu)預(yù)期達到的性能水平。

2.1.7抗火承載力極限limitstateforfireresistance

在火災(zāi)條件下，構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的承載力與外加作用（包括荷載和溫度作用）

產(chǎn)生的組合效應(yīng)相等時的狀態(tài)。

2.1.8隔熱極限狀態(tài)limitstateforinsulatingfire

在火災(zāi)條件下，火災(zāi)即將“透過”構(gòu)件或結(jié)構(gòu)引燃隔壁房間常見可燃物時

的狀態(tài)。

2.1.9火災(zāi)作用效應(yīng)fireeffect

火災(zāi)作用引起結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變化的總稱。

2.1.10臨界溫度criticaltemperature

假設(shè)火災(zāi)效應(yīng)沿構(gòu)件的長度和截面均勻分布，當(dāng)構(gòu)件達到抗火承載力極限

狀態(tài)時構(gòu)件截面上的溫度。

2.1.11受火面exposedsurface

在火災(zāi)環(huán)境中，直接暴露在火中的結(jié)構(gòu)表面。

2.1.12背火面unexposedsurface

在火災(zāi)環(huán)境中，沒有直接暴露在火中的結(jié)構(gòu)表面。

2.1.3精細計算方法advancedmethod

利用現(xiàn)代數(shù)值計算方法同時結(jié)合材料高溫性能，對火災(zāi)下結(jié)構(gòu)的真實響應(yīng)

進行的分析方法。

2.2符號

A——構(gòu)件的毛截面面積；

B——構(gòu)件單位長度綜合傳熱系數(shù)；

——與梁端部約束情況有關(guān)的常數(shù)；

Bn

C——軸向承重構(gòu)件的極限軸向壓縮變形量

——混凝土的比熱容；

cc

cs——鋼材的比熱容；

ci——防火保護層的比熱容；

D——彎曲構(gòu)件極限彎曲變形量

——保護層的厚度；

di

——常溫下鋼材的彈性模量；

Es

——高溫下鋼材的彈性模量；

EsT

F——單位長度構(gòu)件的受火表面積；

Fi——單位長度構(gòu)件保護層的內(nèi)表面積；

f——常溫下鋼材的設(shè)計強度；

——常溫下鋼材的屈服強度；

fy

——高溫下鋼材的屈服強度；

fyT

fc——常溫下混凝土的抗壓強度；

fcT——高溫下混凝土的抗壓強度；

H——軸向承載構(gòu)件初始高度

h——構(gòu)件的截面高度或樓板厚度；

I——構(gòu)件截面慣性矩；

L——構(gòu)件的凈跨度

l——構(gòu)件的長度、跨度；

Mfi——受火構(gòu)件按等效作用力分析得到的桿端彎矩；

——梁上荷載產(chǎn)生的最大彎矩設(shè)計值

Mq

——塑性彎矩；

Mp

MT——受火構(gòu)件的桿端溫度彎矩；

Nf——受火構(gòu)件按等效作用力分析得到的軸力；

NT——受火構(gòu)件的軸向溫度內(nèi)力；

P——保護層中的含水率（質(zhì)量百分比）；

q——梁（板）所受的均布荷載或等效均布荷載；

R——荷載比；

Rd——高溫下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的設(shè)計承載力；

Sm——高溫下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)的作用效應(yīng)組合；

——作用效應(yīng)組合的設(shè)計值

SmT

——永久荷載（含預(yù)應(yīng)力引起的次內(nèi)力）標準值的效應(yīng)

SGK

——火災(zāi)下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的標準溫度作用效應(yīng)

STK

——樓面活荷載標準值的效應(yīng)

SQK

t——受火時間或耐火時間；

t'——構(gòu)件溫度達到100℃所需的時間；

td——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火時間；

tm——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火極限；

tv——延遲時間；

T——溫度

——混凝土溫度

Tc

T0——受火前鋼構(gòu)件的內(nèi)部溫度；

——受火構(gòu)件兩側(cè)或上、下翼緣的溫度；

T1、T2

Td——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的臨界溫度；

——結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的背火面溫度

Tb

——對應(yīng)t時刻的室內(nèi)平均空氣溫度；

Tg

Ts——鋼構(gòu)件溫度；

Tm——在耐火極限時間內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的最高溫度；

V——單位長度構(gòu)件的體積；

——構(gòu)件的截面塑性模量；

Wp

s——鋼材的熱膨脹系數(shù)；

——結(jié)構(gòu)耐火安全系數(shù)

0T

——鋼構(gòu)件的抗力分項系數(shù)，抗火設(shè)計中鋼材強度調(diào)整系數(shù)；

R

——高溫下混凝土的初始彈性模量折減系數(shù)

cT

——高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)

sT

——高溫下混凝土強度折減系數(shù)

cT

——高溫下普通混凝土的抗拉強度折減系數(shù)

tT

——高溫下鋼材強度折減系數(shù)；

T

s——鋼材的泊松比；

——混凝土的熱傳導(dǎo)系數(shù)

c

——保護材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)；

i

——鋼材的熱傳導(dǎo)系數(shù)；

s

——混凝土的密度；

c

——保護層的密度；

i

——鋼材的密度；

s

——應(yīng)力

(T)

c——混凝土膨脹應(yīng)變

c——對流傳熱系數(shù)

r——輻射傳熱系數(shù)；

——樓面活荷載的頻遇值系數(shù)

f

——樓面活荷載的準永久值系數(shù)

q

t——時間增量；

T——構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的溫度變化；

3地下建筑性能化抗火設(shè)計的基本要求

3.1一般規(guī)定

3.1.1地下公共建筑抗火設(shè)防類別應(yīng)劃分為重要設(shè)防類（Ⅰ類）、標準設(shè)防類

（Ⅱ類）、適度設(shè)防類（Ⅲ類）三類。

1.重要設(shè)防類：指規(guī)模龐大，造價高，內(nèi)部人流密集的標志性建筑，一旦

發(fā)生火災(zāi)會造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失以及嚴重社會影響的地下公共建筑。

簡稱Ⅰ類。

2.標準設(shè)防類：指除Ⅰ、Ⅲ類之外需要按標準要求進行火災(zāi)設(shè)防的地下公

共建筑。簡稱Ⅱ類。

3.適度設(shè)防類：指人員相對稀少的小規(guī)模的建筑，火災(zāi)發(fā)生可能性低，危

害小的地下公共建筑。簡稱Ⅲ類。

3.1.2地下公共建筑的火災(zāi)危害性可用特征火災(zāi)場景表征。特征火災(zāi)場景可分為

常規(guī)火災(zāi)場景、不利火災(zāi)場景、特大火災(zāi)場景三級。

1.常規(guī)火災(zāi)場景：建筑物內(nèi)火源為點或小范圍的火災(zāi)，不考慮火勢蔓延至

周圍可燃物；

2.不利火災(zāi)場景：火災(zāi)考慮從火源點蔓延至周邊可燃物，建筑物內(nèi)發(fā)生局

部或區(qū)域的火災(zāi)；

3.特大火災(zāi)場景：建筑物內(nèi)部發(fā)生整體或大范圍的突發(fā)型火災(zāi)。

3.1.3地下建筑結(jié)構(gòu)的抗火性態(tài)水準可劃分為正常運行、結(jié)構(gòu)可修、生命安全三

個水準。

A級.正常運行水準：結(jié)構(gòu)受火時完好，過火后不需修理可繼續(xù)使用。

B級.結(jié)構(gòu)可修水準：結(jié)構(gòu)受火時可能損壞，過火后經(jīng)一般修理仍可以使

用。

C級.生命安全水準：結(jié)構(gòu)受火時不倒塌，過火后不發(fā)生嚴重損毀。

3.1.4地下建筑結(jié)構(gòu)的抗火性態(tài)水準應(yīng)根據(jù)建筑的抗火設(shè)防類別和火災(zāi)場景確

定。

表3.1.4地下建筑結(jié)構(gòu)的抗火性態(tài)水準

抗火設(shè)防類別常規(guī)火災(zāi)場景不利火災(zāi)場景特大火災(zāi)場景

Ⅰ類A級A級B級

Ⅱ類A級B級C級

Ⅲ類B級C級C級

3.1.5地下公共建筑應(yīng)按照結(jié)構(gòu)的抗火性態(tài)水準確定抗火設(shè)計的性能指標。

表3.1.5結(jié)構(gòu)火災(zāi)性能指標

抗火性態(tài)水準性能指標

A級防火材料耐火極限

B級隔熱狀態(tài)

C級承載力極限狀態(tài)

3.2建筑抗火設(shè)防要求

3.2.1地下公共建筑火災(zāi)性能化設(shè)防目標如下：

1.防止火災(zāi)擴展或延緩火情增長，減少火災(zāi)損失；

2.防止建筑物的結(jié)構(gòu)受到嚴重破壞而發(fā)生垮塌，或雖有局部垮塌，但不會

發(fā)生連續(xù)垮塌而影響建筑物結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性；

3.保障建筑物內(nèi)財產(chǎn)的安全。

4.縮短建筑功能的恢復(fù)周期。

3.2.2符合下列功能與規(guī)模的地下公共建筑，應(yīng)為重要設(shè)防類（I類）。

1.城市防災(zāi)應(yīng)急的大規(guī)模物資儲備庫；

2.涉及國家安全的重要民防工程；

3.兩線（不含）以上換乘或地下部分層數(shù)超過3層的大型地鐵車站；

4.停車位超過500輛的大型地下停車庫；

5.擁有不少于5000觀眾座位的地下體育館；

6.大型地下影劇院和音樂廳，面積不少于5000平方米的地下展覽館；

7.藏書量超過10萬冊的地下圖書館，或大型圖書館的地下藏書庫；

8.面積超過50000平方米、層數(shù)超過三層的大型地下商貿(mào)建筑和地下綜合

體。

3.2.3使用功能和規(guī)模符合3.2.2條的類似或相近的建筑，應(yīng)為重要設(shè)防類（I

類）。

3.2.4單體面積小于100平方米的地下運動館、健身房、地下商店，面積小于

2000平方米的小型地下車庫，以及面積不大于500平方米的地下公共建筑，應(yīng)為

適度設(shè)防類（III類）。

3.2.5與地上建筑合建的地下建筑，應(yīng)考慮地面建筑的重要性和使用功能。

3.3火災(zāi)場景

3.3.1地下建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)火災(zāi)名義空氣升溫曲線確定火災(zāi)場景，典型空氣升溫

曲線列于附錄A。

3.3.2地下公共建筑特征火災(zāi)場景分類標準可依據(jù)建筑火災(zāi)場景的熱釋放速率快

慢以及空間內(nèi)空氣升溫曲線確定。

1.常規(guī)火災(zāi)場景：火災(zāi)過程中，熱釋放速率按美國國家防火協(xié)會

（NFPA）的t2模型計算為中速或快速；空氣升溫曲線不超過ISO-834。

2.不利火災(zāi)場景：火災(zāi)過程中，熱釋放速率按NFPA的t2模型計算達到快

速型，并出現(xiàn)短時間的轟燃現(xiàn)象；空氣溫度峰值達到1000℃以上，升溫曲

線超過ISO-834，接近RABT曲線。

3.特殊火災(zāi)場景（主要是發(fā)生爆炸、以及存放大量易燃物場合出現(xiàn)火

災(zāi)）：火災(zāi)過程中，出現(xiàn)火源范圍大，火場溫度整體均超過1000℃，升溫

曲線超過RABT曲線。

3.3.3火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅰ類的地下建筑應(yīng)進行火災(zāi)場景模擬計算，以得到建筑物

的室內(nèi)空氣升溫曲線；火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅱ類的地下建筑宜進行火災(zāi)場景模擬；

火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅲ類的地下建筑可不進行火災(zāi)場景模擬。

3.3.4采用火災(zāi)場景模擬的地下建筑或其中的部分區(qū)域，若得到的空氣升溫曲線

沒有ISO-834標準升溫曲線嚴厲，應(yīng)選擇ISO-834曲線。火災(zāi)持續(xù)時間可按火災(zāi)

場景模擬結(jié)果選取。

3.3.5未進行火災(zāi)場景模擬的地下建筑，其空氣升溫曲線應(yīng)按以下方式選用：

1.火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅱ類的地下建筑或其部分，如室內(nèi)可燃物密度大、空間

環(huán)境密閉程度高應(yīng)選擇RABT升溫曲線，否則宜選擇HC升溫曲線。

2.火災(zāi)設(shè)防分類為III類的地下建筑，室內(nèi)空氣升溫曲線一般應(yīng)選擇ISO-

834升溫曲線，若室內(nèi)可燃物密度大、空間環(huán)境密閉高，室內(nèi)空氣升溫曲線一般

可選擇HC升溫曲線。

3.4結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計原則

3.4.1地下建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)根據(jù)表3.4.1確定的耐火極限，選擇合適的建筑結(jié)構(gòu)與構(gòu)

件、或防火分隔部件，進行結(jié)構(gòu)抗火極限狀態(tài)設(shè)計，以及采取防火隔熱措施。

1.抗火設(shè)防類Ⅰ類的地下建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，應(yīng)采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼-

混凝土結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)，并應(yīng)設(shè)計附加防火措施；

2.抗火設(shè)防類Ⅱ類的地下建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，宜采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或鋼-

混凝土結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)。當(dāng)采用鋼結(jié)構(gòu)時，應(yīng)設(shè)計附加防火措施；

3.抗火設(shè)防類Ⅲ類地下建筑結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，不宜采用可燃材料，其各部件的

耐火時間不應(yīng)低于表3.4.1的要求。

表3.4.1結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火極限（h）

構(gòu)件或部件耐火極限

柱3.00

梁2.00

樓板/頂板2.00

結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載墻3.00

電梯井的墻2.00

樓梯間的墻2.00

疏散樓梯間1.50

3.4.2結(jié)構(gòu)的抗火承載力極限狀態(tài)規(guī)定如下：

1.當(dāng)滿足下列條件之一時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)視為達到抗火承載力極限狀態(tài)：

（1）構(gòu)件整體喪失穩(wěn)定；

（2）構(gòu)件產(chǎn)生足夠的塑性鉸而成為可變機構(gòu)；

（3）構(gòu)件或連接因超過材料強度而破壞；

（4）構(gòu)件達到不適于繼續(xù)承載的變形。

2.當(dāng)滿足下列條件之一時，結(jié)構(gòu)整體應(yīng)視為達到抗火承載力極限狀態(tài)：

（1）結(jié)構(gòu)產(chǎn)生足夠的塑性鉸形成可變機構(gòu)；

（2）結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡；

（3）結(jié)構(gòu)整體喪失穩(wěn)定。

3.4.3結(jié)構(gòu)的隔熱極限狀態(tài)

1.當(dāng)滿足下列條件之一時，結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)視為達到隔火極限狀態(tài)：

（1）構(gòu)件出現(xiàn)可以使火焰或熱空氣穿過的裂縫；

（2）構(gòu)件背火面溫度足夠高，可以引燃附著的常見易燃物。

2.當(dāng)滿足下列條件之一時，結(jié)構(gòu)整體應(yīng)視為達到隔火極限狀態(tài)：

（1）構(gòu)件的連接處產(chǎn)生可以使火焰或熱空氣穿過的裂縫；

（2）結(jié)構(gòu)背火面溫度足夠高，可以引燃相鄰空間的易燃物。

3.4.4火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅰ類的地下建筑應(yīng)進行整體結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計，并驗算各構(gòu)

件的抗火性能。構(gòu)件抗火驗算時，應(yīng)選擇相應(yīng)受火條件的空氣升溫曲線。

3.4.5火災(zāi)設(shè)防分類為II和III類的地下建筑，可僅對地下結(jié)構(gòu)的各構(gòu)件進行抗火

極限狀態(tài)驗算。

3.5防火措施與隔熱保護

3.5.1火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅰ類的地下建筑應(yīng)設(shè)置自動噴淋滅火系統(tǒng)，并對結(jié)構(gòu)構(gòu)件

采取防火保護措施。

3.5.2火災(zāi)設(shè)防分類為III類的地下建筑，當(dāng)設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)時各類構(gòu)件可

不再采取防火保護措施。

3.5.3火災(zāi)設(shè)防分類為I類和II類的地下公共建筑，需滿足《建筑設(shè)計防火規(guī)范》

（GB50016）規(guī)定的防火分區(qū)、防火間隔、消防給水、消防通道、滅火設(shè)施、

通風(fēng)、照明等要求。

4火災(zāi)場景分析

4.1一般規(guī)定

4.1.1火災(zāi)場景分析的目標如下：

1.準確反應(yīng)建筑火災(zāi)場景下的空間煙氣參數(shù)特性的分布規(guī)律及隨時間變化

規(guī)律。

2.為抗火性能化設(shè)計提供參考依據(jù)。

4.1.2地下公共建筑可利用數(shù)值模擬的方式進行火災(zāi)場景分析，火災(zāi)場景應(yīng)以真

實的火災(zāi)現(xiàn)場特性為基礎(chǔ)進行研究。

4.1.3火災(zāi)場景分析時需確定火源位置、火源強度、持續(xù)時間等火源特性，以及

真實結(jié)構(gòu)構(gòu)件的尺寸和材料熱工性能。

4.1.4對于重要設(shè)防類（Ⅰ類）建筑，火災(zāi)場景分析時應(yīng)考慮實際環(huán)境的通風(fēng)、

防排煙、水噴淋系統(tǒng)等條件的影響。

4.2火災(zāi)場景設(shè)定

4.2.1常規(guī)火災(zāi)場景的火源位置應(yīng)選擇建筑物內(nèi)典型區(qū)域以及具有大量電氣設(shè)

備、電線、紙類、橡膠塑料等易燃物的地點。

4.2.2不利以及特大火災(zāi)場景的火源位置選擇還應(yīng)考慮行人出入口、樓梯口、應(yīng)

急逃生通道、消防通道等對疏散消防影響重要的地點。

4.2.3火源為常見可燃物單一物質(zhì)燃燒時，其燃燒熱值可按附錄B確定，并通過

計算可燃物火災(zāi)荷載得到火源強度。

4.2.4當(dāng)火災(zāi)為復(fù)雜燃燒過程，在可燃物有限的地下空間內(nèi)火源強度建議選擇

2MW。考慮人為縱火及其它爆炸物時，火源強度最低值建議選擇5MW。

4.2.5地鐵列車著火時，單獨一輛列車的火源強度取7.5MW，新型地鐵列車可以

選擇5.0MW，車輛上的旅客行李最高可選擇2.5MW。

4.2.6火災(zāi)場景分析時火源持續(xù)時間不得低于6min。對于火災(zāi)設(shè)防分類為Ⅰ類的

地下建筑火源持續(xù)時間建議至少為3h。

4.2.7機械通風(fēng)口應(yīng)根據(jù)實際工程設(shè)定送/排風(fēng)風(fēng)速，排風(fēng)風(fēng)速不宜大于10m/s。

4.3火災(zāi)場景模擬成果

4.3.1火源附近的煙氣溫度及流速分布情況可通過模擬得到；對于樓梯口和逃生

通道附近還需就計算煙氣溫度分布和空間能見度。

4.3.2地下建筑設(shè)計時宜結(jié)合火災(zāi)場景模擬得到的煙氣分布情況采取相應(yīng)排煙措

施，在火災(zāi)場景初期6min內(nèi)，建筑內(nèi)能見度應(yīng)滿足不小于10m的疏散要求。

4.3.3火災(zāi)場景模擬可得到空間氣體流速，氣體流速應(yīng)滿足建筑在正常使用狀態(tài)

下人員和設(shè)備對風(fēng)速的要求。

4.3.4火災(zāi)場景模擬可得到建筑空間內(nèi)溫度分布情況。逃生路徑的溫度分布在火

災(zāi)初期6min內(nèi)不宜超過60℃。

5結(jié)構(gòu)材料與防火材料

5.1普通混凝土

5.1.1普通混凝土高溫下的熱傳導(dǎo)系數(shù)應(yīng)按式（5.1.1）采用。

TT2

cc-2℃℃

c1.680.190.8210201200Tc

100100(5.1.1)

式中：c——溫度為T時普通混凝土的熱傳導(dǎo)系數(shù)[W/(m?℃)]；

Tc——混凝土的當(dāng)前溫度（℃）。

5.1.2普通混凝土高溫下的比熱變化應(yīng)按式(5.1.2)確定。

cc=90020100CTCc

cTc=900(100)c100200CTCc(5.1.2)

cT=1000(200)/2

cc200400CTCc

c=1100

c4001200CTCc

式中：cc——溫度為T時混凝土的比熱容[J/(kg?℃)]。

5.1.3高溫下普通混凝土的密度可認為是與溫度無關(guān)的常量，取值宜按式

（5.1.3）確定。

0.95

cTc（5.1.3）

式中：cT高溫下混凝土的密度（kg/m3）；

c常溫下混凝土的密度（kg/m3）。

5.1.4普通混凝土高溫下自由膨脹應(yīng)變可按混凝土骨料類型分別計算。

1.硅質(zhì)骨料混凝土可由式（5.1.4-1）和（5.1.4-2）確定：

T1.81049106T+2.31011T320℃T700℃

ccccc（5.1.4-1）

TT141070012003℃＜℃

ccc（5.1.4-2）

式中：ccT——溫度為T時混凝土的自由膨脹應(yīng)變。

2.鈣質(zhì)骨料混凝土可由式（5.1.4-3）和（5.1.4-4）確定：

T1.21046106T+1.41011T320℃T805℃

ccccc（5.1.4-3）

TT121080512003℃＜℃

ccc（5.1.4-4）

5.1.5混凝土的熱膨脹系數(shù)可由高溫下的普通混凝土自由膨脹應(yīng)變計算。

5.1.6在高溫下，普通混凝土的軸心抗壓強度折減系數(shù)可按式（5.1.6-1）-

（5.1.6-4）計算。

20100CTC

(TT)1.01.2103(20)

cTcc（5.1.6-1）

(TTTT)0.64+3.40107.95-36103.5029310100700CTC

cTccccc

（5.1.6-2）

()0.325-1.08310-700TT-3（）7001000CTC

cTccc（5.1.6-3）

()=0T1000CT1200C

cTcc（5.1.6-4）

式中：cT()T——普通混凝土的軸心抗壓強度折減系數(shù)。

5.1.7高溫下普通混凝土的抗拉強度折減系數(shù)可按式（5.1.7-1）和式（5.1.7-2）

計算。

(TT)10.00120CT1000C

tTccc（5.1.7-1）

(T)010001200CTC

tTcc（5.1.7-2）

式中：tT——高溫下普通混凝土的抗拉強度折減系數(shù)

5.1.8高溫下普通混凝土的初始彈性模量折減系數(shù)可按式（5.1.8-1）-（5.1.8-4）

計算。

1.01.72510(20)3T20100CTC

cTcc（5.1.8-1）

1.041.8610+8.38103-72TT100700CTC

cTccc（5.1.8-2）

0.1494.96710-700（4T）7001000CTC

cTcc（5.1.8-3）

010001200CTC

cTc（5.1.8-4）

式中：cT——高溫下普通混凝土的初始彈性模量折減系數(shù)。

5.1.9高溫下普通混凝土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系可按式（5.1.9-1）和式（5.1.9-2）計

算。

f[2.21.4()0.2()]23

cT00T

000TTT

=

/

f0T

cT0.8(/1)/20T

00TT（5.1.9-1）

201200CTC

[1(1500TT526)10]

00T（5.1.9-2）

式中:——應(yīng)力（N/mm2）

——應(yīng)變

2

fcT——高溫下普通混凝土的軸心抗壓強度（N/mm）

0T——高溫下普通混凝土的峰值應(yīng)變；

0——常溫下普通混凝土的峰值應(yīng)變，按《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》GB

50010確定。

5.2高強混凝土

5.2.1在高溫下，高強混凝土的有關(guān)物理參數(shù)應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的測試標準通過試驗測

定。

5.2.2不具備試驗條件時，可采用普通混凝土的物理參數(shù)。

5.2.3高溫下高強混凝土的軸心抗壓強度的折減系數(shù)，按式（5.2.3-1）-（5.2.3-

5）計算。

1T50℃

cTc（5.2.31）

1.28-0.0056TT50℃＜100℃

cTcc（5.2.32）

0.72100℃＜T350℃

cTc（5.2.33）

1.310.00168TT350℃＜778℃

cTcc（5.2.34）

0778℃＜T1200℃

cTc（5.2.35）

5.3其它類型的混凝土

5.3.1其它類型的結(jié)構(gòu)混凝土，應(yīng)根據(jù)相關(guān)試驗標準測試其在高溫下的材料特

性。

5.3.2非結(jié)構(gòu)類混凝土可以僅測試其極限耐火時間。

5.4鋼材

5.4.1在高溫下，鋼材的有關(guān)物理參數(shù)應(yīng)按表5.4.1采用。

表5.4.1高溫下鋼材的物理參數(shù)

參數(shù)名稱符號數(shù)值單位

熱膨脹系數(shù)s1.4×10-5m/(m·℃)

熱傳導(dǎo)系數(shù)s45W/(m·℃)

比熱容c℃

s600J/(kg·)

密度s7850kg/m3

泊桑比－

s0.3

5.4.2在高溫下，普通鋼材的彈性模量應(yīng)按下式計算：

EE

ssTT(5.4.2-1)

74780T

s20C600TC

64760Ts

s

1000Ts

sTs600C1000TC

62800Ts

01000C1200CT

s

(5.4.2-2)

T

式中：s：溫度（℃）；

2

EsT:溫度為時鋼材的初始彈性模量（N/mm）；

Es:常溫下鋼材的彈性模量（N/mm2），按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

（GB50017）確定；

sT:高溫下鋼材的彈性模量折減系數(shù)。

5.4.3在高溫下，普通鋼材的屈服強度應(yīng)按下式計算：

ff

yTTy(5.4.3-1)

ff

yR(5.4.3-2)

1.020C300CTs

1.24102.096108352TT

ss

3

T9.228100.2168300TTssC800C

0.5/2000T800C1000TC

ss

01000C1200TC

s(5.4.3-3)

fyT2

式中：：溫度為Ts時鋼材的屈服強度（N/mm）；

f

y：常溫下鋼材的屈服強度（N/mm2）；

f：常溫下鋼材的強度設(shè)計值（N/mm2），按現(xiàn)行《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》

（GB50017）確定；

R

：鋼構(gòu)件抗力分項系數(shù)，近似取R1.1；

T：高溫下鋼材強度折減系數(shù)。

5.4.4在高溫下，耐火鋼的彈性模量和屈服強度可分別按式(5.4.2-1)和式(5.4.2-1)

確定。其中，彈性模量折減系數(shù)T和屈服強度折減系數(shù)T應(yīng)分別按式（5.4.4-

1）和（5.4.4-2）確定。

Ts20

120C650CTs

2520

7(650)Ts

sTs0.75650C900CT

2500

0.5-0.0005Ts900C1000TsC

01000C1200TC

s(5.4.4-1)

6(768)T

s20C700TC

5(918)Ts

s

1000Ts

Ts700C1000TC

8(600)Ts

01000C1200CT

s

(5.4.4-2)

5.5防火板

5.5.1當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)采用防火板保護時，可采用低密度防火板、中密度防火板和高密

度防火板。

5.5.2防火板材應(yīng)符合下列要求：

1.應(yīng)為不燃性材料；

2.受火時不炸裂，不產(chǎn)生穿透裂紋；

3.生產(chǎn)廠家應(yīng)提供產(chǎn)品的熱傳導(dǎo)系數(shù)（500℃時）或等效熱傳導(dǎo)系數(shù)、

密度和比熱容等參數(shù)。防火板的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)可按附錄G的規(guī)定測

定。

5.5.3防火板和防火涂料應(yīng)能在地下空間潮濕的環(huán)境中保持工作性能。

5.6防火涂料

5.6.1當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)采用防火涂料保護時，可采用膨脹型或非膨脹型防火涂料。

5.6.2鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的技術(shù)性能除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準《鋼結(jié)構(gòu)防火涂料》

（GB14907）的規(guī)定外，還應(yīng)符合下列要求：

1生產(chǎn)廠家應(yīng)提供非膨脹型防火涂料的熱傳導(dǎo)系數(shù)（500℃時）、比

熱容、含水率和密度參數(shù)，或提供等效熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱容和密度參

數(shù)。非膨脹型防火涂料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)可按附錄G的規(guī)定測定。

2主要成份為礦物纖維的非膨脹型防火涂料，當(dāng)采用干式噴涂施工

工藝時，應(yīng)有防止粉塵、纖維飛揚的可靠措施。

5.6.3對于裸露型鋼結(jié)構(gòu)，耐火極限小于1.5h時可選用薄型防火涂料，耐火

極限大于1.5h時應(yīng)選用厚型防火涂料；混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)選用厚型防火涂料。

5.6.4涂料中不應(yīng)含有石棉及甲醛等有害物質(zhì)，在施工中及使用過程中不

應(yīng)揮發(fā)有害物質(zhì)及刺激性氣味，在火災(zāi)高溫條件下不應(yīng)釋放有毒氣體。

5.7其它防火隔熱材料

5.7.1鋼結(jié)構(gòu)也可采用砌塊、混凝土或金屬網(wǎng)抹M5砂漿等其它隔熱材料作為防

火保護層。

5.7.2隔熱材料作為鋼結(jié)構(gòu)的防火保護層時，生產(chǎn)廠家除應(yīng)提供強度和耐候性參

數(shù)外，尚應(yīng)提供熱傳導(dǎo)系數(shù)（500℃時）或等效熱傳導(dǎo)系數(shù)及密度、比熱容等

參數(shù)。

5.7.3其它防火隔熱材料的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)可參照附錄G的規(guī)定測定。

6火災(zāi)作用效應(yīng)

6.1構(gòu)件升溫計算

6.1.1梁、柱等桿系構(gòu)件的溫度場可簡化為橫截面上的二維溫度場，而墻、板等

平面構(gòu)件的溫度場簡化為沿厚度方向的一維溫度場。

6.1.2構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的溫度場可通過按照《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》(GBT9978.1)

相關(guān)規(guī)定進行或其它能保證結(jié)果正確性的試驗獲得。

6.1.3構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的溫度場可通過數(shù)值計算獲得，構(gòu)件溫度場宜采用熱傳導(dǎo)方程

并結(jié)合相應(yīng)的初始條件和邊界條件進行計算。

6.1.4混凝土截面在一個方向受到火災(zāi)作用時，截面混凝土的溫度為：

TTxxsg(6.1.4-1)

0.18ln(U)0.81

式中:xx

Kt

Ucs

x4.171072x

10.0616t0.88

ss

K

Kc

c為熱擴散率c

t(/)t

比例時間si

AhAwwt/1160

()

b0.04

b/1550

i

bkcccc

若在兩個方向都受火災(zāi)作用時：

Txy[ns(nxny2nxny)nxny]Tg(6.1.4-2)

6.1.5在ISO834標準火災(zāi)升溫條件下，無防火保護層的鋼構(gòu)件和采用不同參數(shù)防

火被覆構(gòu)件的升溫也可按附錄C查表確定。

6.1.6火災(zāi)下鋼構(gòu)件的升溫可按下列增量法計算，其初始溫度取20℃：

B

Ts(tt)Tg(t)Ts(t)tTs(t)(6.1.6)

scs

式t——時間增量（s），不宜超過30s；

中

鋼構(gòu)件溫度（℃）；

Ts——

火災(zāi)下鋼構(gòu)件周圍空氣溫度（℃）；

Tg——

B——鋼構(gòu)件單位長度綜合傳熱系數(shù)[W/(m3·℃)]，按第6.1.7條計算；

鋼材的比熱容，按表5.4.1取值；

cs——

鋼材的密度，按表取值。

——5.4.1

s

6.1.7鋼構(gòu)件單位長度綜合傳熱系數(shù)B可按下列公式計算：

1構(gòu)件無防火保護層時：

F

B()(6.1.7-1)

crV

44

(Tg273)(Ts273)

rr(6.1.7-2)

TgTs

式中F——構(gòu)件單位長度的受火表面積（m2/m）；

V——構(gòu)件單位長度的體積（m3/m）；

2

c——對流傳熱系數(shù)，取c25W/(m·℃)；

輻射傳熱系數(shù)[W/(m2·℃)]；

r——

r——綜合輻射率，通常取r0.5；

——斯蒂芬—波爾茲曼常數(shù)，=5.67×10-8W/(m2K4)。

2構(gòu)件有非膨脹型保護層時：

1F

Bii(6.1.7-3)

cdFdV

1iiiii

2cssV

式中

ci——保護材料的比熱容[J/(kgK)]；

3

i——保護材料密度（kg/m）；

保護材料厚度（m）；

di——

保護材料500℃時的熱傳導(dǎo)系數(shù)或等效熱傳導(dǎo)系數(shù)[W/(m3·℃)]；

i——

構(gòu)件單位長度防火保護材料的內(nèi)表面積（m2/m）。

Fi——

各類構(gòu)件的Fi/V值可按附錄F采用。

6.1.8當(dāng)鋼構(gòu)件的防火被覆中含有水分時，宜考慮鋼構(gòu)件的升溫延遲現(xiàn)象。其內(nèi)

部溫度可按下式計算

Ts(t)=Ts(t)t<t

Ts(t)=100Cttttv(6.1.8)

Ts(t)=Ts(ttv)t>ttv

2

12Pidi

tv

i

式中

tv——延遲時間，(s)，當(dāng)有實測數(shù)據(jù)時，延遲時間可采用實測值。；

t——構(gòu)件溫度達到100℃的時間；

P——保護層中的含水率（質(zhì)量百分比）；

考慮延遲現(xiàn)象的影響時，構(gòu)件在t時刻的內(nèi)部溫度；

Ts(t)——

不考慮延遲現(xiàn)象的影響時，構(gòu)件在t時刻的內(nèi)部溫度，按第6.1.2、

Ts(t)——

6.1.3、6.1.5或6.1.6條確定。

當(dāng)采用由附錄G確定的防火被覆的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)計算鋼構(gòu)件的升溫時，可不

考慮防火被覆中水分引起的延遲時間。

6.2火災(zāi)下結(jié)構(gòu)和構(gòu)件內(nèi)力和變形計算

6.2.1在進行結(jié)構(gòu)抗火計算時，應(yīng)考慮溫度內(nèi)力和變形的影響；若對結(jié)構(gòu)受力有

利則不予考慮。

6.2.2計算結(jié)構(gòu)中某一構(gòu)件受火升溫的溫度內(nèi)力和變形時，可將受火構(gòu)件的溫度

效應(yīng)等效為桿端作用力（圖6.2.2），并將該作用力作用在與該桿端對應(yīng)的結(jié)構(gòu)

節(jié)點上，然后按常溫下的分析方法進行結(jié)構(gòu)分析，得到該構(gòu)件升溫對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生

的溫度內(nèi)力和變形。其中，受火構(gòu)件的溫度內(nèi)力可按下式確定

NTNTeNf(6.2.2-1)

T1T2

NTesETAT0

2

MTiMTeMfi(6.2.2-2)

EI

MT(TT)

Tehs21

式中受火構(gòu)件的軸向溫度內(nèi)力（壓力）；

NT——

按等效作用力分析得到的受火構(gòu)件的軸力（受拉為正）；

Nf——

MTi——受火構(gòu)件的桿端溫度彎矩（方向與圖6.2.2b所示MTe方向相反）；

按等效作用力分析得到的受火構(gòu)件的桿端彎矩（方向與圖6.2.2b所

Mfi——

示MTe方向一致為正）；

受火構(gòu)件兩側(cè)或上下翼緣的溫度，對于有保護層鋼構(gòu)件可取

T1、T2—

TT；

—12

受火前構(gòu)件的溫度；

T0——

ET——溫度為(T1T2)/2時鋼材的彈性模量；

A——受火構(gòu)件的截面面積；

I——受火構(gòu)件的截面慣性矩；

h——受火構(gòu)件的截面高度。

受火

MTeMTe

構(gòu)件NTeNTe

T1

T2

(a)構(gòu)件的升溫(b)等效作用力

圖6.2.2結(jié)構(gòu)溫度效應(yīng)等效為桿端作用力

6.2.3計算鋼框架柱的溫度內(nèi)力時，如僅考慮該柱升溫（相鄰柱不升溫），則該

柱的溫度內(nèi)力可根據(jù)計算結(jié)果折減30%。

6.2.4鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗火驗算時，受火構(gòu)件在外荷載作用下的內(nèi)力，可采用常溫下

相同荷載所產(chǎn)生的內(nèi)力乘以折減系數(shù)0.9。

6.2.5若需要分析計算結(jié)構(gòu)、子結(jié)構(gòu)在火災(zāi)下的內(nèi)力和變形性能，應(yīng)使用附錄E

的數(shù)值分析方法，進行分析。

7抗火驗算

7.1一般規(guī)定

7.1.1在火災(zāi)下，有承載要求的構(gòu)件需滿足7.2條的相關(guān)規(guī)定。

7.1.2作為防火分區(qū)的一部分的隔火構(gòu)件，應(yīng)能滿足7.3條有關(guān)規(guī)定。

7.1.3既有承重要求，又有隔火要求的構(gòu)件應(yīng)同時滿足7.2和7.3的要求。

7.1.4混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗火性能可按6章的規(guī)定

分析。復(fù)雜結(jié)構(gòu)可通過按照《建筑構(gòu)件耐火試驗方法》（GBT9978.1）相關(guān)規(guī)

定進行或其它能保證結(jié)果正確性的試驗獲得。

7.1.5承載構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的承載力抗火設(shè)計應(yīng)滿足下列要求之一：

R

1.在規(guī)定的結(jié)構(gòu)耐火極限時間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載力d不應(yīng)小于各種

S

作用所產(chǎn)生的組合效應(yīng)m，即：

RS

dm(7.1.5-1)

t

2.在各種荷載效應(yīng)組合下，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的耐火時間d不應(yīng)小于規(guī)定的結(jié)構(gòu)

t

或構(gòu)件的耐火極限m，即：

tt

dm(7.1.5-2)

T

3．結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的臨界溫度d不應(yīng)低于在耐火極限時間內(nèi)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的最

T

高溫度m，即：

TT

dm(7.1.5-3)

7.1.6隔熱構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的隔火抗火設(shè)計應(yīng)滿足下列要求：

在規(guī)定的結(jié)構(gòu)隔火時間內(nèi)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的背火面溫度Tb不應(yīng)大于要求的

最高溫度Ti，即：

TT

bi(7.1.6-4)

7.2抗火承載力極限驗算

7.2.1抗火設(shè)計時采用偶然設(shè)計狀況的作用效應(yīng)組合，即采用下面較不利的表達

式：

SSSS()

mTTGKTKfQK0（7.2.1-1）

SSSS()

mTTGKTKQK0q（7.2.1-2）

S

式中：mT作用效應(yīng)組合的設(shè)計值；

SGK永久荷載（含預(yù)應(yīng)力引起的次內(nèi)力）標準值的效應(yīng)；

STK火災(zāi)下結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的標準溫度作用效應(yīng)；

SQK樓面活荷載標準值的效應(yīng)；

f樓面活荷載的頻遇值系數(shù)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009

q樓面活荷載的準永久值系數(shù)，按《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB50009

0T結(jié)構(gòu)耐火安全系數(shù)，性態(tài)水準A級的地下結(jié)構(gòu)取值1.30，B級為1.20，

C級為1.15。

1.溫度作用效應(yīng)

溫度作用效應(yīng)主要是指溫度引起的軸力和彎矩，下列情況可不予考慮：

（1）認為可以忽略或是對結(jié)構(gòu)受力有利的

（2）支撐模型或邊界條件保守的考慮了這些荷載

下列情況的溫度作用效應(yīng)必須考慮：

（1）有約束邊界構(gòu)件的熱膨脹，例如多層框架結(jié)構(gòu)中的柱子

（2）超靜定結(jié)構(gòu)差異熱膨脹，例如連續(xù)樓板

（3）熱梯度引起的內(nèi)力

2.常溫荷載

（1）火災(zāi)時可能存在的所有荷載均需要考慮

（2）忽略火災(zāi)引起的荷載減小

3．進行構(gòu)件分析時，可認為

（1）只有在橫截面上熱力梯度引起的熱變形的作用需要考慮。軸向和平面

內(nèi)的熱膨脹可以忽略。

（2）t=0時刻構(gòu)件的支撐和邊緣的邊界條件，在整個火災(zāi)暴露時間內(nèi)假設(shè)

是不變的。

7.2.2高溫普通混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的承載力計算和變形可

采用常溫下普通混凝土構(gòu)件的計算原則和方法，但鋼和混凝土的力學(xué)性能需依

據(jù)截面溫度場進行相應(yīng)的修正。

7.2.3構(gòu)件高溫承載力驗算中，鋼和混凝土的強度采用標準值。

7.2.4在火災(zāi)時，有承載要求的構(gòu)件，應(yīng)滿足：

1.高溫下，結(jié)構(gòu)的承載力高于所受荷載;

2.不產(chǎn)生不適于繼續(xù)承載的變形。

(1)抗彎構(gòu)件的極限彎曲變形量

L

D

20（7.2.4-1）

式中：L構(gòu)件的凈跨度

(2)軸向承重構(gòu)件的極限軸向壓縮變形量

H

Cmm

100（7.2.4-2）

式中：H初始高度，單位為毫米（mm）。

7.2.5高溫下普通混凝土構(gòu)件的截面可近視以縮減后的有效截面予以等效，具體

計算方法見附錄D。

7.2.6高溫下鋼框架梁承載力驗算可在條款1或2中任選其一，其它鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件可

參考相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)抗火規(guī)范計算。

1.火災(zāi)時，按圖7.2.6所示鋼框架梁承載力極限狀態(tài)，應(yīng)按下式驗算其高溫

承載力：

MM

qpT(7.2.6-1)

MWf

pTpTR(7.2.6-2)

Bn2

Mqql

8(7.2.6-3)

式中梁上荷載產(chǎn)生的最大彎矩設(shè)計值，不考慮溫度內(nèi)力；當(dāng)梁承受的

Mq——

荷載為非均布荷載時，可按簡支梁跨間最大彎矩等效的原則，將

其等效為均布荷載；

火災(zāi)時梁承受的均布荷載設(shè)計值；

q——

l——梁的跨度；

Bn——與梁端部連接有關(guān)的參數(shù)，當(dāng)梁兩端鉸接時Bn1，當(dāng)梁兩端剛

接時Bn0.5；

高溫下梁截面的塑性抵抗彎矩；

MpT——

梁截面的塑性截面模量。

Wp——

qq

(a)梁端鉸接(b)梁端剛接

圖7.2.6框架梁的極限狀態(tài)

2.鋼框架梁的臨界溫度Td可按表7.2.6-1、表7.2.6-2確定。其截面強度荷載

比R可按下式計算：

M

Rq(7.2.6-4)

Wpf

表7.2.6-1普通結(jié)構(gòu)鋼構(gòu)件根據(jù)截面強度荷載比R確定的臨界溫度Td（℃）

0.300.350.400.450.500.550.600.650