1、钢结构耐火保护层厚度计算钢结构耐火保护层厚度计算 一、保护材料的性质及分类二、钢构件温度计算三、保护材料厚度计算四、外国规范钢构件温度计算简介五、影响保护层厚度的因素六、例题研究热物理参数平衡含水率保护材料分类一、保护材料的性质及分类一、保护材料的性质及分类 防火保护材料的热物理参数应通过试验确定。 这些参数一般都是温度的函数，在选定的温度范围内，可取其平均值来计算。 无实测条件时，可采用表2-3中数值 ,c2 2、平衡含水率、平衡含水率含水率随空气含水率变化，当湿法生产的材料在大气中放置很长时间后，其含水率不再变化，称为平衡含水率 。如无实测数据， 可采用表（2-3）数值3 3、保护材料分类
2、（吸热能力，含水率）、保护材料分类（吸热能力，含水率）轻型材料轻型材料 ：吸热能力 较小可忽略判定条件判定条件：412VCSDCss吸热材料吸热材料，不满足上式。计算构件温度时应考虑其吸热影响 请特别注意：同一种材料，同一种厚度，用请特别注意：同一种材料，同一种厚度，用于不同的构件，可能属不同的类别于不同的构件，可能属不同的类别；相同的材料，相同的构件，不同的厚度可能相同的材料，相同的构件，不同的厚度可能类别不同。类别不同。干保护材料干保护材料 ：不计含水量对构件温度的影响不计含水量对构件温度的影响判定条件：判定条件：252D含水材料：含水材料：不满足上式时。计算构件保护层厚度时应考虑含水量的
3、影响 请特别注意：请特别注意：同一种材料，不同的厚度，其类别可能不同同一种材料，不同的厚度，其类别可能不同。二、钢构件温度计算假定导热方程的建立导热方程的简化1、假定（1）保护材料外表面的温度等于试验炉内平均温度，即标准耐火试验给出的温度，内表面的温度等于钢构件的温度20) 160/8lg(345)(ttT（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，不计其它热损失 （3）构件截面温度均匀分布 （4）保护层厚度内温度线性分布 2、导热方程的建立钢构件的传热是连续非稳态传热，现人为地把时间坐标离散化，在微小时间增量内，可认为构件温度和炉温保持不变保护材料厚度较小，可看作均质平板的稳态
4、传热 ，由付立叶定律：热流强度：热流强度： )()(tTtTDqs在时间增量 内，通过保护材料传入构件单位长度内的总热量 ttStTtTDtqSQs)()(相应地,炉温上升为 ，单位长度构件吸热为 T)()(1tTttTVCQssss按稳态考虑，保护材料内温度线性分布，保护材料吸热为 SDCTtTttTQss2)()(221QQQTtTtTCtVSDtTttTsssss1)()(11)()(3、导热方程的简化20) 1608ln(83.149)(ttT608883.149608160/8183.149tttttdtdTT忽略第三项)()(11)()(tTtTCtVSDtTttTsssss三、保
5、护材料厚度计算三、保护材料厚度计算吸热干保护材料厚度计算轻型保护材料厚度计算含水保护材料厚度计算构件截面系数1、吸热干保护材料厚度计算11VSD)()()()(tTtTCttTttTsssss称为截面称为截面- -材料综合系材料综合系数数),(tTTss给定耐火时间 和构件的临界温度 ，通过计算机迭代可解得对应的截面-材料综合系数 计算结果列于表2-4解方程(2-31)VKSVSKD/2/)(4112ssCCK2结论结论: :临界温度升高，临界温度升高， 值增大，保护层厚度减小值增大，保护层厚度减小耐火时间增大，耐火时间增大， 值减小，保护层厚度增大值减小，保护层厚度增大截面系数截面系数 增大
6、，所需保护层厚度增大增大，所需保护层厚度增大VS /2、轻型保护材料厚度计算)()(11)()(tTtTCtVSDtTttTsssss在上式中在上式中, ,令令0)()()()(tTtTCtVSDtTttTsssssVSDVSD3、含水保护材料厚度计算温度上升到100100，水分蒸发，吸收的热量大部分用于蒸发水分蒸发水分，而保护材料的温度基本不升高不升高升温曲线与干材料相似，处处滞后时间Vt滞后时间滞后时间: :即水分蒸发所占用的时间(min)52DtV含水保护材料厚度计算步骤含水保护材料厚度计算步骤 : :（1）按式（2-33）或（2-35）确定初定厚度,D（2）当 时，为干材料， 即为所求
7、 25)(2,D,D（3）当 时，对初定厚度 进行修正25)(2,D,D（4）按式（2-36）求滞后时间 （5）对原定耐火时间进行修正，即用 代替重查表确定综合系数 Vtt (6)以修正后 的代入式（2-33）或（2-35）求最后所需厚度 4 4、构件截面系数、构件截面系数即使同一规格的构件，构造方法不同构造方法不同, ,截面截面系数也不同系数也不同 0204060801001200100200300400500600英 国文献6欧洲瑞 典Ts / 0Ct/min目 录上一页下一页返 回思考题思考题1、钢结构保护材料按吸热能力和含水量如何分类？耐火设计中为什么要进行分类？2、如何建立钢构件的温升计算方程？其假定有哪些？3、钢结构保护材料厚度如何计算 ？其值与哪些参数有关？4、在 例2-6 中为什么受力最小的腹杆 的保护层厚度要比受力较大的下弦杆为大？
