普通钢与耐火钢的区别：强度折减、参数及成本对比解析

钢材类型

普通钢/耐火钢

从名字上就可以看出这两者的区别

在同样的高温下，耐火钢的强度折减更少

我们从规范中也能看出

上图中普通钢在600℃时的强度折减系数约为0.45

上图中耐火钢在600℃时的强度折减系数约为0.63

同时耐火钢在以下几方面的参数都明显强于普通钢

合金成份

——添加钼（Mo）、铬（Cr）等耐高温合金元素

临界温度

——在相同荷载比R下，耐火钢有着更高的临界温度

我们以R=0.5的轴心受拉构件为例

防护保护需求

——因自身的耐火能力，耐火钢可减少自身的防火层厚度

以上各方面的优势因素也造成耐火钢的成本高于普通钢

这也是常规项目一般均选择普通钢的原因

注意耐火钢不意味着可以取消防火保护，仅是能减少防火层厚度

咋们以普通钢为例进行计算

保护层类型

截面周边类型/截面矩形类型

我们来看看软件的解释

“截面周边类型”

——构件无包裹状态下实际的受火面积

“截面矩形类型”

有矩形外壳或防护物料覆盖，程序会将受火范围硬性当作矩形来测算

两者的选者对于截面形状系数相差很大

咋们以H500x200x10x16的工字钢梁为例

当选用“截面周边类型”时，截面单位长度形状系数计算如下：

Fi除以V等于两边加起来减去两头减去两倍宽度除以底乘高减去底减去宽度乘以高减去两倍厚度

将分子部分改写为等价的数学表达式，即200乘以2加上500乘以2再减去10乘以2，得到400加上1000减去20，结果是1400；将分母部分改写为等价的数学表达式，即200乘以500减去括号内200减去10乘以括号内500减去2乘以16的结果，括号内200减去10等于190，括号内500减去2乘以16等于488，190乘以488等于93120，所以分母等于200乘以500减去93120，即100000减去93120，结果是6870；最终将分子1400除以分母6870，得到1400除以6870的结果。

≈0.125/m

当选用“截面矩形截面类型”时

Fi/V=2（b+h）/bh

=2x(200+500)/(200x500)

≈0.014/m

可以看出两者计算结果相差9倍

截面几何特征值是热效应评估和防火构造层的关键指标，显著决定着最终数据的精确度

因此,没有用防火材料或混凝土保护的钢构件,必须选择“截面周边形式”

对于有防火板/混凝土等防火材料包裹的可选用“截面矩形类型”

选错截面类型将造成防火设计的严重不足

咱们选用“截面周边类型”进行计算

防火材料

首先咱们先来看看有关规范的要求

《门刚》

关于物品的服役期限有明确界定，设计资料里必须写入周期性检修和保养的必要说明

再来看看防火涂层的分类

——《钢结构防火涂料规范》GB14907-2018

我们常见有膨胀类与非膨胀类防火涂料，其命名源自材料本身的防火原理，这样应该就明白了吧

问题来了，选哪种

可以看出

对于耐火极限大于1.5h时，宜选用非膨胀型

室内隐蔽构件，宜选用非膨胀型

不大于1.5h时，可选用膨胀型

非膨胀型厚度不应小于10mm

回到软件操作

那么类型就知道怎么选了吧

民间流传一句口决

1小时半的分界点，追求轻便的选加厚款，注重体量的选普通款；户外环境湿润时，选择厚实的款式更佳，考虑外观装饰性时，宜选用较薄的款式

咱们以膨胀型为例

热传导系数

以厂家提供的材料参数为准，一般经验值为0.1-0.2

密度

以厂商给出的数据为标准，各类产品数值各异，通常参考范围在500至680之间

比热

以厂家提供的材料参数为准，一般经验值为800-1000

软件的默认值就在这区间