GB51249-2017实施后的设计方法及其基本知识

      在《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017执行以来，据该规范第3.2.6条钢结构防火设计方法有三种，分别是耐火极限法、承载力法、临界温度法。耐火极限法（tm≥td）中的钢结构构件的实际耐火极限tm可通过耐火验算或耐火试验确定，当耐火验算得出的防火涂层厚度数据与耐火试验数据不一致时，应以两者中数据最大值为准。构件抗火能力试验（即钢构件实际耐火试验）依据《建筑构件耐火试验方法》GB/T 9978.1-2008进行防火试验并确定实际耐火极限tm ，构件抗火需求（设计耐火极限td ）依据统计结果，可查《建筑防火设计规范》GB50016-2014，防火涂料要求及选型可见《钢结构防火涂料》 GB14907-2018、 《钢结构防火涂料应用技术规程》 TCECS 24-2020 。

       结构承载力法和临界温度法（这二种方法广义上都是性能设计）可见《建筑钢结构防火技术规范》GB51249-2017。结构承载力法是一种基于结构计算的抗火设计方法，抗火能力及抗火需求均基于结构承载力，要求结构耐火承载力Rd不小于结构火荷载组合效应Sm ，以满足耐火极限需求。临界温度法也是一种基于结构计算的抗火设计方法，要求钢结构构件最高温度不高于临界温度，即Td≥Tm，以满足耐火极限需求。为便于结构承载力法和临界温度法的钢结构防火设计， GB51249采用了等同于火灾下的钢结构设计方法，这样计算公式及参数可以采用《钢标》的表达形式

     在《钢结构通用规范》 GB 55006-2021 第6.3.3条及《建筑防火通用规范》 GB55037- 2022第5.1.4条明确了钢结构的防火设计可采用基于耐火试验的耐火极限法（火灾下钢结构构件的实际耐火极限td 不应小于其设计耐火极限tm ） 。实际上耐火极限法可通过耐火验算（试验+计算）或耐火试验（试验+数值模拟分析）二种方法确定（ 《建筑防火通用规范》GB55037-2022第5.1.4条）。耐火极限法的耐火试验是用设计荷载作用下的构件进行模拟试验，对于实际工程构件的实际荷载、约束及构件截面多种时将费时费力费财且受到试验条件限制（柱高4~6m常用截面均可、柱压力500t可下端固端上端或二端简支，梁跨4~6m常用截面均可、集中荷载200t可二端固端或简支），而规范第3.2.6条第1款所指的按规范有关规定计算，即耐火验算应为指在构件防火设计时，可采用承载力法或临界温度法进行耐火验算。

      结构承载力法和临界温度法是建立在所有数据都可靠前提下的抗火设计方法，但抗火计算本身较粗略复杂，也存在不少假定，防火涂料的主要参数来自于试验和统计，受试验手段和财力物力的限制，现阶段还比较难以做到精准设计。所以基于《钢结构通用规范》 GB 55006-2021 的精神，耐火极限法（耐火试验）、结构承载力法和临界温度法实际上一致，可同时供设计人员选用，这也是各国家和地区通常采用的方法。《建筑钢结构防火技术规范》第3.2.1条为强条（2023年6月1日执行的《建筑防火通用规范》GB55037-2022已把GB51249-2017的3.1.1、3.1.2.、3.1.3、3.2.1共4条强条全部废止）为规避该强条，设计人员和审图单位的审查人员需要抗火计算书时，常用的钢框架结构可采用PKPM （承载力法） 、YJK软件（承载力法）、3D3S （承载力法、临界温度法）补充计算。可见，现阶段钢结构防火设计主要采用基于结构计算抗火设计方法的承载力法和临界温度法。