钢结构防火涂料怎么选（钢结构防火涂料怎么算）
钢结构防火涂料怎么选（钢结构防火涂料怎么算）那么，再来一个刁钻一点的问题。如何在这个水桶模型中体现出耐火钢 ？考虑到耐火钢的特性，在初期的升温速度会慢于普通钢，但是后期的升温性能又和普通钢差不多。那么我们可以模拟出这么一个水桶来。说到这里，其实有个情况没有交代清楚。一般咱们设计中采用的大都是轻质的防火保护材料，所以咱们可以等效为直接联通管的形式，因为热量在通过时可以认为是没有损耗的。但是如果采用了非轻质的防火保护材料的话，那么就要考虑热量通过时的损耗的了，而损耗的那部分，实际被防火保护材料所吸收了，并产生了其自身的升温。其实说到这里，就比较容易理解了，还用咱们之前的水桶模型的话，那么就相当于从联通管中又外接出来了一个小桶。我们可以把燃烧的物体理解为水龙头，也是热量释放的源头，那么第一级的桶就是空气，第二级的桶就是钢构件了。水位的高低就代表了温度的高度。水龙头的粗细决定了出水量的大小，也决定了第一个桶的水位上升速度。出水量或者说出水通
《建筑钢结构防火技术规范》从实施到现在已经有3年多了，各大软件企业也基本都跟进增加了相关的设计功能。但是对设计师来说，钢结构防火设计方面的很多概念都并不清晰，尤其是构件升温与涂料的关系没搞清楚。这里就这个知识点，做一下展开讲解，希望能对设计师朋友们有所帮助。
01
构件升温的计算和涂料的关系
火灾的过程，可以理解为热量释放和转移的过程。其中热量释放来源是可燃物的燃烧，而热量转移的过程，则是燃烧产生的热能往空气转移，以及空气的热能往钢构件中转移。举一个形象一点的例子，大家上学的时候应该都做过这样的应用题：有一个水龙头，下面接了个桶，而这个桶又和其他桶有管子相连，水龙头开始放水，问多久以后能分别把这几个桶装满。
我们可以把燃烧的物体理解为水龙头，也是热量释放的源头，那么第一级的桶就是空气，第二级的桶就是钢构件了。水位的高低就代表了温度的高度。水龙头的粗细决定了出水量的大小，也决定了第一个桶的水位上升速度。出水量或者说出水通量就是我们升温曲线，越粗的管，单位时间内出的水量就越多，一级桶的水位上升就越快，反映在曲线上就是切线斜率。第一级和第二级桶连接的管的粗细，则会影响第二级桶的水位上升速度。描述这个连接管粗细的变量，就是钢构件升温公式中的。
这里咱们可以再琢磨一下，我这里只说了这个粗细会影响桶的水位上升速度，但这并不是唯一影响条件，还有一个很重要的条件，那就是桶的尺寸。说到尺寸问题，就不用多做解释，底面积小的桶必然水位上升速度快；而底面积大的桶必然上升速度慢。桶的尺寸，关联到规范里钢构件升温公式的话，就是形状系数，即Fi/V。
那你可能有疑问了，是不是第一个桶也会有尺寸问题呢？不会的，因为第一个桶是空气，无形无尺寸，所以在任何时候的等效模型都是一样的，不受尺寸因素制约。
说到这里，其实有个情况没有交代清楚。一般咱们设计中采用的大都是轻质的防火保护材料，所以咱们可以等效为直接联通管的形式，因为热量在通过时可以认为是没有损耗的。但是如果采用了非轻质的防火保护材料的话，那么就要考虑热量通过时的损耗的了，而损耗的那部分，实际被防火保护材料所吸收了，并产生了其自身的升温。其实说到这里，就比较容易理解了，还用咱们之前的水桶模型的话，那么就相当于从联通管中又外接出来了一个小桶。
那么，再来一个刁钻一点的问题。如何在这个水桶模型中体现出耐火钢 ？考虑到耐火钢的特性，在初期的升温速度会慢于普通钢，但是后期的升温性能又和普通钢差不多。那么我们可以模拟出这么一个水桶来。
搞清楚整个钢构件升温的原理后，涂料的作用就很清楚了，他对升温的影响就等价于联通管的粗细。在影响管粗细的的关键系数中，规范中对于不同涂料的取值，都有明确的规定：
02
涂料的关键参数的计算方法
对设计师而言，搞清楚设计的原理是一码事，这个会有助于更好的理解设计结果，帮助判断结果的正确性和合理性，但这项技能并不能解决设计效率的问题。
所以另一项重要的技能就是简化设计流程，高效完成设计任务。还好钢结构防火设计规范上已经给设计师准备好了轻松计算厚度的方法。在规范的7.2.8条中，对于膨胀型和非膨胀型都有简单的热阻及厚度的反算方法。
如果对规范阅读仔细的话，会发现这两个公式和前面5.3章的公式是一模一样的，无非就是变量换个地方而已。
对公式进行变形以后，可以得到如下的一个关系式。这很显然是一个简化的升温曲线，是在一定区间段内的直线拟合。
查询相关材料，并参考规范可知，公式的适用范围是在t≤600℃的时候。对照临界温度的表格，可以知道一般满足要求的构件的临界温度很少有超过600℃的情况，所以这个简化公式适用于绝大部分的情况。由于计算程序采用的是迭代法获得的等效热阻和厚度，所以我们拿程序迭代结果和该公式拟合结果进行过对比。结果证明，在600℃以下时，差异极小，即使超过600℃，达到临界温度表格中的最大值，差异依然可控在5%以内。所以作为日常的复核的话，规范给出的公式完全可以满足要求。
03
涂料厚度的反算
前面提到的按规范公式反算，但是仔细观察的话，会发现两个问题：1、非膨胀型的等效热传导系数是一个需要自行确定的系数，规范并未给出取值的方法；2、膨胀型的涂料计算得到的并不是厚度，而是等效热阻。
第一个问题其实规范里面也给出了解决办法，在附录A中，给出了厚度的换算方法。这就意味着，可以在设计时假定一个热传导系数，提交设计方案以后，厂家可以根据产品的热传导系数换算出实际用于施工的涂料厚度。所以只需要在设计交底时，说明设计时采用的热传导系数以及以此计算得到的涂料厚度即可。
第二个问题还是厂家的问题，在规范的5.3.3章中提到，对于膨胀型的防火涂料，“应给出最大使用厚度、最小使用厚度的等效热阻以及防火涂料使用厚度按最大使用厚度与最小使用厚度之差的1/4递增的等效热阻”。不像非膨胀型涂料的厚度和热传递系数是线性关系，斜率就是等效热传导系数，膨胀型的厚度和等效热阻是非线性相关的，所以只能通过线性插值的方法来获得厚度值。
规范中要求的五个点，实际就是用来拟合这个厚度-热阻相关曲线的。明白了这个点，也就知道了为什么只能输出等效热阻了：因为目前还没有厂家能提供相关涂料的参数。不过，在设计师们的努力推动下，也有越来越多的厂家开始重视这个问题，也进行了一些实验。在最新的PKPM结构2021规范V1版程序中，我们就收录了某知名涂料厂家的膨胀型材料SteelMaster 60WB。这也是一个好的开始，说明厂家也开始重视技术因素对产品的影响。
总结一下，涂料厚度部分的锅完全是厂家应该背起来的，也是设计师可以名正言顺甩掉的。这里也衷心希望各大厂家能够稳稳的接好这个锅，推动国内的设计市场往更健康的方向发展。
