中國大陸「建築鋼結構防火技術規範」

中國大陸的「建築鋼結構防火技術規範」為於 2017 年制定的住房和城鄉建 設部之標準。該規範的編制為依據中國大陸的研究成果與工程實務經驗，參考國 外現行鋼構造防火標準與國內外專家的意見。規範內容涵蓋各種材料(鋼材、混 凝土、防火塗料與防火板)於高溫下的熱性質與力學性質、鋼結構與組合結構抗 火驗算與防火保護設計、與防火保護工程的施工與驗收等。該規範制定構造或構 件的抗火設計為滿足三項要求之一：承載力、耐火時間、臨界溫度，其中的驗算 皆是基於公式與參數的計算式(李國強 2001)。

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壹、 防火設計及要求

鋼結構或構件應依耐火承載力極限狀態進行防火驗算與設計。防火設計及驗 算分為耐火極限法、承載力法及臨界溫度法。耐火極限法之要求為鋼結構或構件 在設計載重作用下，於火災時其耐火極限(即耐火時間)不得小於設計耐火極限(即 防火時效)，其中鋼結構或構件設計耐火極限須依建築耐火等級按表 2.5 決定。承 載力法之要求為於設計耐火極限內承載力不得小於最不利載重組合設計值。臨界 溫度法之要求為，於設計耐火極限內鋼結構或構件最高溫度不得高於臨界溫度。

當鋼結構或構件承載力降至相等於各種作用組合效應時，或產生足夠塑性鉸 造成變形達無法繼續承載時，亦或是整體喪失穩定性時，即構造承載能力達到極 限狀態，而當受火至承載能力極限狀態所需時間為構造耐火時間；當構造達到承 載能力極限狀態時之溫度為臨界溫度，故防火設計時僅需滿足上述其一方法即 可。鋼結構或構件於驗算後若不滿足上述方法之驗算要求，應採取防火保護措施 延緩鋼結構或構件升溫並提高耐火極限。

表 2-5 單、多層和高層建築構件之耐火極限

(資料來源：建築鋼結構防火技術規範 2017)

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貳、 材料特性

藉由參考如美國、歐洲、日本等國家規範及結合相關研究成果，內容涵蓋各 種材料(鋼材、混凝土、防火塗料與防火板)於高溫下的熱性質與力學性質。鋼材 高溫之材料性質可依GB 50017 (2003) 「鋼結構設計規範」之常溫材料性質搭配 相關參數及計算式求得，一般鋼材之物理參數、高溫下彈性模數及降伏強度之折 減係數如表2-6 所示。

表 2-6 高溫下鋼材之物理參數

參數名稱 符號 數值 單位

熱膨脹係數 _{s 1.410}^-5 m/(m°C) 導熱係數 _s 45 W/(m°C) 比熱容 C _s 600 J/(kg°C)

密度 _{s 7850 Kg/}m³

(資料來源：建築鋼結構防火技術規範 2017)

參、 鋼結構耐火驗算

鋼結構耐火驗算分別為承載力法與臨界溫度法。

承載力法為依假定防火被覆厚度，以構件內部溫度、載重組合及高溫下鋼材 之材料性質等條件驗算其抗火承載力極限狀態是否滿足規範之要求。構件內部溫 度須由室內溫度決定，規範提供兩種室內溫度之計算方式：(1)以纖維類物質為主 的火災，採ISO 834-1 (2012)標準升溫曲線公式；(2)以烴類物質為主的火災，須 使用規範所提供之公式。高溫下鋼材之材料性質須由構件內部溫度計算求得，而 載重組合須依鋼結構或構件最不利情形計算。若驗算結果不滿足設計耐火極限內 承載力不得小於最不利載重組合之要求，須重新假定防火被覆厚度重新驗算。

臨界溫度法係以臨界溫度驗算是否滿足規範之要求。臨界溫度須根據構件受 力情形計算截面強度荷載比並查表確認，其中構件受力情形包含軸心受拉、軸心 受壓、單軸受彎、拉彎及壓彎等。若臨界溫度大於設計耐火極限內之最高溫度則

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符合規範要求；若臨界溫度小於設計耐火極限內之最高溫度，則須依規範提供之 公式以臨界溫度與防火被覆性質等計算防火被覆厚度。

肆、 中國大陸「建築鋼結構防火技術規範」目錄

1 總則

2 術語和符號 2.1 術語 2.2 符號 3 基本規定 3.1 防火要求 3.2 防火設計 4 防火保護措施與構造 4.1 防火保護措施 2.2 防火保護構造 5 材料特性

5.1 鋼材 5.2 混凝土

5.3 防火保護材料 6 鋼結構的溫度計算 6.1 火災升溫曲線 6.2 鋼構件升溫計算

7 鋼結構耐火驗算與防火保護設計 7.1 承載力法

7.2 臨界溫度法

8 組合結構耐火驗算與防火保護設計

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8.1 鋼管混凝土柱 8.2 壓型鋼板組合樓版 8.3 鋼與混凝土組合梁 9 防火保護工程的施工與驗收 9.1 一般規定

9.2 防火保護材料進場 9.3 防火塗料保護工程 9.4 防火板保護工程

9.5 柔性氈狀材料防火保護工程

9.6 混凝土、砂漿和砌體防火保護工程 9.7 複合防火保護工程

9.8 防火保護分項工程驗收