DG_TJ 08-2420-2023 大空间建筑铝合金结构防火技术标准（正式版）.docx

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1、上海市工程建设规范大空间建筑铝合金结构防火技术标准Technica1.Standardforfiresafetyofa1.uminumStmcturesin1.arge-spacebuikiingDGfTJ0824202023J170372023主编单位：华东建筑设计研究院有限公司上海市消防救援总队同济大学批准部门：上海市住房和城乡建设管理委员会施行日期：2023年12月1日同济大学出版社上海市住房和城乡建设管理委员会文件沪建标定(2023)249号上海市住房和城乡建设管理委员会关于批准大空间建筑铝合金结构防火技术标准为上海市工程建设规范的通知各有关单位：由华东建筑设计研究院有限公司、上海市消

2、防救援总队和同济大学主编的大空间建筑铝合金结构防火技术标准，经我委审核，现批准为上海市工程建设规范，统一-编号为DG/TJ0824202023,自2023年12月1日起实施。本标准由上海市住房和城乡建设管理委员会负责管理，华东建筑设计研究院有限公司负责解释。上海市住房和城乡建设管理委员会2023年5月22日本标准根据上海市住房和城乡建设管理委员会关于印发2020年上海市工程建设规范、建筑标准设计编制计划的通知（沪建标定（2019）752号）的要求，由华东建筑设计研究院有限公司、上海市消防救援总队、同济大学会同有关单位共同联合编制而成。本标准共10章，主要内容包括：总则；术语与符号；基本规定；材

3、料特性；温度计算；构件与节点抗火承载力验算；结构整体耐火验算；防火保护措施；施工与验收；维护与保养。各单位及相关人员在执行本标准过程中，如有意见和建议，请反馈至上海市住房和城乡建设管理委员会（地址：上海市大沽路100号;邮编：200003;E-mai1.:shjsbzg1.）,华东建筑设计研究院有限公司（地址：上海市石门二路258号；邮编：200041;E-mai1.:jch_CUi163.Con）,上海市建筑建材业市场管理总站（地址：上海市小木桥路683号；邮编：200032;E-mai1.:ShgCbZ）,以供今后修订时参考。主编单位：华东建筑设计研究院有限公司上海市消防S报总队同济大学参

4、编单位：上海通正铝结构建设科技有限公司上海建筑设计研窕院有限公司应急管理部四川消防研究所上海建工集团股份有限公司上海建筑空间结构工程技术研究中心上海建科铝合金结构工程研究院主要起草人：崔家春杨波欧阳元文王平山赵晨尹建罗晓群赵华亮贾水钟徐自然冷友伟主要审查人：丁洁民杨联萍姜文伟陈务军张其林李亚明郭小农蒋首超王薇张泽江高振锋寿炜炜颜明强李志强谈凤婕杨凯王朔巫燕贞曹晴烽邱丽秋刘小蔚李向民楼国彪马哲上海市建筑建材业市场管理总站Contents1 Genera1.provisions12 Termsandsymbo1.s22.1 Terms22.2 Symbo1.s33 Basicrequirement

5、s83.1 Genera1.requirements83.2 Fireprotectiondesign84 Materia1.properties114.1 A1.uminuma1.1.oy114.2 Fireproofmateria1.s135 Temperatureca1.cu1.ation145.1 Temperature-timecurvesoffire145.2 Therma1.ana1.ysisofa1.uminuma1.1.oymemberexposedtofire156 Fireresistancedesignofmembersandjoints226.1 Axia1.forc

6、edmembers226.2 F1.exura1.members246.3 Eccentrictension/compressionmembers266.4 Gusse1.joints287 Fireresistancedesignofa1.uminuma1.1.oystructures307.1 Genera1.requirements307.2 1.oadandfirecases307.3 Ana1.ysismode1.307.4 Resu1.tseva1.uation3138 Fireprotectionmeasures328.1 Genera1.requirements328.2 Fi

7、reprotection329 Acceptanceofconstructionqua1.ityoffireprotection359.1 Genera1.requirements359.2 Firepr（x）fmateria1.senteringintoconstructionsite369.3 Fireprotectionengineering379.4 Acceptanceconstructionqua1.ityoffireprotection3910 Repairandmaintenanceoffireprotection4110.1 Genera1.requirements4110.

8、2 Repairandmaintenanceoffireprotectionmateria1.s41AppendixACa1.cu1.ationofout-of-pknebendingstiffnessofcurvedreticu1.atedshe1.1.fora1.uminumgussetjointsunderhightemperatures42Appendix B Qua1.ityacceptancerecordOfinspection1.otoffire-protectionfora1.uminumstructures45Appendix C Qua1.ityacceptancereco

9、rdofitemprojectoffire-protectionfora1.uminumstructures48Exp1.anationofwordinginthisstandard491.istofquotedstandards50Exp1.anationofprovisions51i.o.i为规范大空间建筑铝合金结构的应用，减少火灾危害，保护人身与财产安全，做到安全适用、经济合理、技术先进，制定本标准。1. 0.2本标准适用于本市民用大空间建筑铝合金结构防火工程的设计、施工、验收与维护。1.0.3大空间建筑铝合金结构防火工程的设计、施工、验收与维护，除应符合本标准外，尚应符合国家、行业和本

10、市现行有关标准的规定。2术语与符号2. 1术语2.1.1 大空间建筑1.arge-spacebui1.ding本标准中指室内净高不小于8m、独立空间地（楼）面面积不小于500in2的建筑。2.1.2 大空间建筑铝合金结构a1.uminumstructurein1.arge-spacebui1.ding本标准中指应用于大空间建筑的承重铝合金结构。2.1.3 标准火灾升温曲线temperature-timecurveforstandardfire在标准火灾试验中，试验炉内的空气平均温度随火灾持续时间变化的关系曲线。2.1.4 大空间火灾升温曲线temperature-timecurveforIar

11、ge-spaccfire在大空间内发生火灾时，相对于火源中心的某一位置处烟气温度与火灾持续时间的关系曲线。2.1.5 火灾荷载fire1.oad建筑空间内可燃物的多少。一般用单位楼面面积上的可燃物释热量总和表示，有时也用单位楼面面积上的可燃物数量按总释热量等效成标准木材的质量表示。2.1.6 截面形状系数sectionfactor铝合金构件的受火表面积与其相应的体积之比。2.1.7 等效热阻equiva1.enttherma1.resistance在特定试验条件下测得的表征防火保护材料阻抗传热能力的物理量。2.1.8 耐火承载极限状态fire1.imitstate结构或构件受火灾作用达到不能承

12、受外部作用或不适于继续承载的变形的状态。3. 2符号2. 2.1材料性能Ca1.铝合金的比热容；Ca1.,r一TC下的铝合金材料比热容；Ci防火保护材料的比热容；Er高温下铝合金的弹性模量；f常温下铝合金名义屈服强度设计值；fo.2常温下铝合金的名义屈服强度；fo.2T高温下铝合金的名义屈服强度；fb粘结强度；fr高温下铝合金强度设计值；K-综合传热系数；R防火保护层的等效热阻；er高温下铝合金的应变；a铝合金的热传导系数；i防火保护层的等效热传导系数；V铝合金材料的泊松比；Pa1.铝合金材料的密度；Pi防火保护材料的密度；or高温下铝合金的应力。2.2.2 作用、效应与抗力Fmax最大拉伸荷

13、载；N高温下构件的轴力设计值;NEx,TTC下理想轴压构件的绕X轴失稳的欧拉荷载；NEy,rC下理想轴压构件的绕y轴失稳的欧拉荷载；M受弯构件的临界港矩；Mx高温下最不利截面处绕X轴弯矩设计值；My高温下最不利截面处绕y轴方矩设计值；SGk-按永久荷载标准值计算的荷载效应值；Sm荷载（作用）效应组合设计值；SQk一按楼面或屋面活荷载标准值计算的荷载效应值；STk一按火灾下结构的温度变化标准值计算的作用效应值；Swk一按风荷载标准值计算的荷载效应值；VcnT一VC下铝合金板式节点的屈曲破坏承载力；Vu,r-ToC下铝合金板式节点的块状拉剪破坏承载力；Vu常温下铝合金板式节点的块状拉剪破坏承载力；

14、Yor-结构重要性系数；YG一一永久荷载分项系数；cr,T一节点板屈曲破坏承载力高温影响系数；u,TTC下节点板块状拉剪破坏承载力高温影响系数；f楼面或屋面活荷载的频遇值系数；4楼面或屋面活荷载的准永久值系数；v风荷载的频遇值系数。2.2.3 几何参数A构件的毛截面面积；An最不利截面的净截面面积：Wen面有效净截面模量；Wenx一绕X轴的有效净截面模量；Wcny一绕y轴的有效净截面模量；Wex截面绕强轴的抗弯模量；Wey截面绕弱轴的抗弯模量；Wex一在弯矩作用平面内对较大受压纤维的有效截面模量;V单位长度构件的体积。2.2.4 时间、温度t时间；ta火灾持续时间；T构件温度；Ta铝合金构件的

15、温度；Ta1.o初始时刻铝合金构件截面的最高平均温度；T1平均火焰温度；Tg一一t时刻热烟气的平均温度；Tgo火灾前室内环境的温度；Tmax火源中心距地面垂直距离为Z处的最高空气升温；T(x,z,t)对应于t时,刻，与火源中心水平距离为X、与地面垂直距离为Z处的空气温度；t一时间步长；Ta一铝合金构件的温升。2.2.5 2.5其他耐火计算相关参数a,b火源辐射面的长度和宽度；Ac粘结面积：d防火保护层的厚度；D火源等效直径；F单位长度构件的受火表面积；F/V无防火铝合金构件的截面形状系数；Fi/V有防火保护铝合金构件的截面形状系数；F1有防火保护铝合金构件单位长度的受火表面积;H构件微元面与火

16、源辐射面的垂直距离；h烟气热对流传热系数；H火焰辐射面的高度；hf,I一火焰热辐射传热系数；h_烟气热辐射传热系数；kr-TC下铝合金强度折减系数；K1.考虑火焰辐射修正的综合传热系数；n材料硬化指数；r所计算构件距火源形心点的距离；Q火源功率设计值；Q.火源的对流热释放速率；R一节点板中心距杆件端部距离；z1.临界高度；b,T受弯构件初始缺陷计算参数；ag一烟气吸收率；ar轴压构件初始缺陷计算参数；B高大空间建筑火灾升温形状系数；PmX等效弯矩系数；Yx一截面塑性发展系数；Ea1.铝合金构件辐射率；11截面影响系数：Yb,r受弯构件考虑初始弯曲及初偏心的系数;11e考虑板件局部屈曲的修正系数

17、；Yha焊接缺陷影响系数；11一一温度衰减系数；yr轴压构件考虑初始弯曲及初偏心的系数;铝合金轴心受压构件的长细比；铝合金轴心受压构件的相对长细比；b受弯构件的相对长细比；o,r轴压构件初始缺陷计算参数；ob,T受泻构件初始缺陷计算参数；。黑体辐射常数；辐射角系数；9r温度为TC时铝合金轴心受压构件的整体稳定系数；9b,r高温下铝合金受涔构件的整体稳定系数；9x,r-TeC下铝合金轴压构件的整体稳定系数；9y,rC下铝合金轴压构件的整体稳定系数；9bx,TC下铝合金受方构件的整体稳定系数；9by,TC下铝合金纯弯构件的整体稳定系数；Pr铝合金轴心受压构件的稳定计算系数；9x,T高温下铝合金轴压

18、构件绕X轴的整体稳定系数；Pyi高温下铝合金轴压构件绕y轴的整体稳定系数。2计算火灾下构件的承载力时，构件温度应取其截面的最高平均温度，并应采用结构材料在相应温度下的弹性模量与强度。2.2.6 2.6基于结构整体的铝合金结构耐火验算方法应符合下列规定：1各防火分区可分别作为一个火灾工况，并选用最不利火灾场景进行验算。2应考虑结构的热膨胀效应、几何非线性及结构材料性能受高温作用的影响。2.2.7 铝合金结构构件的耐火极限不低于设计耐火极限时，可不采取防火保护措施；经耐火验算低于设计耐火极限时，应采取合适的防火保护措施。2.2.8 当满足下列条件时，铝合金结构构件可不采取防火保护措施；当不满足时，

19、应经过抗火验算确定是否采取防火保护措施：1设有自动喷水灭火系统的第一、第二类大空间建筑，铝合金结构屋顶承重构件距离火源的净空高度大于根据火灾功率强度计算得到的最小安全高度。2未设置自动喷水灭火系统的第一、第二类大空间建筑，且独立空间的建筑面积不小于500nR铝合金结构屋顶承重构件距离火源的净空高度大于根据火灾功率强度计算得到的最小安全高度。3第三类大空间建筑，铝合金构件距离火源的净空高度大于根据火灾功率强度计算得到的最小安全高度。3. 2.9铝合金结构防火材料的重量和防火喷淋用水、管道及设施的重量应在铝合金结构设计中作为荷载进行考虑。4. 2.10铝合金结构的防火设计文件应注明建筑的耐火等级、

20、构件的设计耐火极限、构件的防火保护措施及构造、防火材料的性能要求及设计指标。4材料特性5. 1铝合金5.1.1 建筑用铝合金材料的性能应符合现行国家标准铝合金结构设计规范GB50429、铝及铝合金轧制板材GB/T3880、铝及铝合金冷轧带材GB/T8544、铝及铝合金挤压棒材GB3191、铝及铝合金拉（轧）制无缝管GB/T6893、铝及铝合金热挤压管GB4437、铝合金建筑型材GB5237和工业用铝及铝合金热挤压型材GB/T6892的有关规定。5.1.2 高温下铝合金强度设计值fr应按下式计算：fr=krf（4.1.2）式中：kr高温下铝合金名义屈服强度折减系数，常用铝合金的高温强度折减系数可

21、按表4.1.2取值；f常温下铝合金名义屈服强度设计值，可根据现行国家标准铝合金结构设计规范GB5（M29确定。表4.1.2常用铝合金高温名义屈服强度折减系数kT铝合金牌号20Coo,c150*C200C250C300C350C550C300441341.001.000.980.570.310.190.1305083-01.001.000.980.900.750.400.2205083-H321.001.000.800.600.310.160.1006061-T41.000.920.850.830.710.400.2506061-T61.000.950.910.790.550.310.10060

22、63-T51.000.920.870.760.190.290.140续表4.1.2铝合金牌号20Cooc150C200C250C300IC350C550r6063-T61.000.910.840.710.380.190.0906082-T41.001.000.840.770.770.340.1906082-T61.000.880.790.690.590.480.3706013-T41.000.920.850.830.710.400.2506013-T61.000.950.910.790.550.310.1006N01-T61.000.890.820.760.710.610.5407020-T6

23、1.000.920.900.780.650.440.207075-T61.000.910.760.500.220.100.0604.1.3高温下铝合金的弹性模量折减系数可按表4.1.3选取。表4.1.3结构用铝合金高温弹性模量折减系数ErZE温度T(C)20100150200250300350550Er/E1.000.970.930.860.780.680.5404.1.4高温下铝合金的比热容可按下式计算:Ca1.=0.41Ta+9O3OCtzT，31.125Qjz5c-1Tftz.(5.1.2-2)Z1一一临界高度(m),应按式(5.1.2-3)计算:t=0.166Q,(5.1.2-3)Q.

24、一火源的对流热释放速率（kW）,可取为0.7Q：Q火源热释放速率设计值（kW）;一一高大空间建筑火灾升温形状系数，对慢速、中速、快速和极快速火分别取为0.001、0.002、0.003和0.004;D火源等效直径（m）,非圆形截面火源应按面积相等原则换算：Hi-温度衰减系数抚量纲）,应根据建筑面积A及高度Z按表5.1.2确定，当xCd(5.2.2-2)(5.2.2-3)(5.2.2-4)K-h+hc+hf,K=hr十hef(T+273)4-(Tt1.1.273)4nr=不不式中：t需计算温升的时刻(三);t时间步长(三),取值不宜大于5s;ta火灾持续时间；TaI铝合金构件在时间(t,t+t)

25、区间内的温升();Tg一一t时刻热烟气的平均温度(C);Tat时刻铝合金构件截面的最高平均温度(C);Pa1.铝合金材料密度(kgm3);Ca1.,T温度re下的铝合金材料比热容J(kgC);F单位长度构件的受火表面积(m2)；V单位长度构件的体积(m3);F/V无防火铝合金构件的截面形状系数(m)，按表5.2.2确定；K综合传热系数W(nR。C);K考虑火焰辐射修正的综合传热系数W/(m2);he烟气热对流传热系数W(1112),采用标准升温曲线、烧类物质燃烧升温曲线和简化火源模型计算时，分别取值为25、50和35W(m2C);hr烟气热辐射传热系数W/(m2);Ea1.铝合金构件辐射率，可

26、取为0.3;O黑体辐射常数，其值为5.67X10-8w(m2寸4)；hf,r一火焰热辐射传热系数W(In2),应按第5.2.3条的规定计算。表工2.2常见恰合金构件截面的形状系数构件被面形状系数F/V构件被面形状系数F/V四面受火的工字形构件三面受火的工字形构件2h+4b-2t2h+3b-2t1A(A为截面积)(A为截面积)5.2.3当构件与火源间的直线距离大于5m时，火焰热辐射传热系数hr,_可取为零，否则应取为下列公式所计算的较大值：nFat1.(T1.+273-(Tf1.1.273)4=Tb-Tj(5.2.3-1)(5.2.3-2)O.35Q孙晓0Sr)411r2(T-Tj)式中：og烟

27、气吸收率，应按式(5.2.3-3)计算;g二一0.00061(Tg-Tg)+1(5.2.3-3)辐射角系数，应按第5.2.4条计算；Q一火源功率设计值(kW);r所计算构件距火源形心点的距离(m);T平均火焰温度(C),应根据试验或合适的火源模型确定；I)火源等效直径(m),非圆形截面火源应按面积相等原则换算。5. 2.4对于图5.2.4所示构件微元面与火焰辐射面的相对关系，辐射角系数应分别按下列方法计算：（八）觥面与三解面平行(b)微元面与火焰辐射面垂直图5.24构件微元面与火焰辐射面的基本相对位置1构件微元面与火焰辐射面平行1 /XV.VX9=-juarctan.，+jarcn.I2冗、y

28、-xz1+x2+_y2，+J)(5.2.4-1)2构件微元而与火焰辐射而垂直(1V)S=arctanvarctan.211J7rJ(5.2.4-2)式中：x,y无量纲参数，分别按式2.4-3)和式(5.2.4-4)计算:H-Hf(5.2.4-3)(5.2.4-4)byHfa,b一一火源辐射面的长度（m）和宽度（m）,见图5.2.4:H构件微元面与火源辐射面的垂直距离5）,见图5.2.4;H一火焰辐射面的高度（m）,当构件位于火源正上方时取火源高度，按式（5.2.4-5）计算。H4=1.02D+0.235Q25（5.2.4-5）5.2.5火灾下有防火保护铝合金构件的温度可按下式计算:Ta=Q(5

29、.2.5-1)1当防火保护层为非轻质防火保护层，即2piCidFiPaICaV时:(5.2.5-2)IPtgdR42py2当防火保护层为轻质防火保护层，即2picidiFiPaIca1.V时：对于膨胀型防火涂料防火保护层(5.2.5-3)对于防火板等防火保护层(5.2.5-4)式中：Ci防火保护材料的比热容J(kg);pi防火保护材料的密度(kgm3);R；防火保护层的等效热阻(m2/W);防火保护层的等效热传导系数W/(meC);1:防火保护层的厚度(m);Fi/V一一有防火保护铝合金构件的截面形状系数(m)；F;有防火保护铝合金构件单位长度的受火表面积(m2)(对于外边缘型防火保护，取单位

30、长度铝合金构件的防火保护材料内表面积；对于非外边缘型防火保护，取沿单位长度铝合金构件的外包轮廓的最小内表面积)；V单位长度铝合金构件的体积(m)5.2.6在标准火灾下，采用轻质防火保护层的铝合金构件的温度可按下式近似计算：0-100F1001000(5.2.6)(3YIO-3+4.781.0-5-9.1SIO2)7必(J&31XIOT+】7X11.2-O.2S4),+t1.WexfM(6.2.2-3)M受弯构件的临界弯矩，应按现行国家标准铝合金结构设计规范GB50429计算；bir-受弯构件考虑初始弯曲及初偏心的系数，应按式(6.2.2-4)计算;7b.T=b,T(b一ob,T)(6.2.2-

31、4)ab,r受弯构件初始缺陷计算参数，应按式(6.2.2-5a)和式(6.2.2-6a)计算,式中，温度T的适用范围为20C350C;ob,T受弯构件初始缺陷计算参数，应按式(6.2.2-5b)和式(6.2.2-6b)计算，式中温度T的适用范围为20C350Co对于热处理状态为T6的铝合金：ab,r=-8.574410-T3+5.814610-6T21.175210-3T+0.2212(6.2.2-5a)ob,r=-4.429810-8T3+2.288410-5T23.819210-3T0.4276(6.2.2-5b)对于热处理状态为其他情况的铝合金：b,T=9.079410-9T3-1.60

32、2610-6T2-2.677710-4T+0.2559十(6.2.2-6b)ob,T=1.517910-1.0T3-9.11O7I0-7T21.087010-4T+0.29826.3拉弯、压弯构件6.3.1 高温下，弯矩作用在两个主平面内的铝合金拉弯、压弯构件的强度应符合下列规定：1除圆管截面外，弯矩作用在两个主平面内的拉弯构件和压弯构件，其截面强度应按下式计算：NMM+元+云&A/63I)2弯矩作用在两个主平面内的圆形截面拉弯构件和压弯构件，其截面强度应按下式计算：/写MA(6.3.1-2)式中：N高温下构件的轴力设计值；Mx高温下最不利截面处绕X轴弯矩设计值；My高温下最不利截面处绕y轴弯

33、矩设计值；An最不利截面的净截面面积：Wenx绕X轴的有效净截面模量，应同时考虑局部屈曲、焊接热影响区以及截面孔洞的影响；Weny一绕y轴的有效净截面模量，应同时考虑局部屈曲、焊接热影响区以及截面孔洞的影响；Wc一截面有效净截面模量，应同时考虑局部屈曲、焊接热影响区以及截面孔洞的影响。6.3.2高温下弯矩作用在对称平面内(绕强轴)的铝合金实腹式压弯构件，其稳定承载力应按下列规定验算：1弯矩作用平面内的稳定承载力+W*NET)加，(6.3.2-1)式中：N高温下构件的轴力设计值；Mx一一高温下构件的弯矩设计值；f常温下铝合金材料的强度设计值；9x,T高温下铝合金轴压构件绕X轴的整体稳定系数，可根据式(6.1.2-2)计算；mx等效弯矩系数，根据现行国家标准铝合金结构设计规范GB50429的规定确定；Yx-截面塑性发展系数，根据现行国家标准铝合金结构设计规范GB50429的规定确定；W1ex在弯矩作用平面内对较大受压纤维的有效截面模量，应同时考虑局部屈曲和焊接热影响区的影响;H1.系数，对于热处理状态为T6的铝合金取0.75,其他铝合金取0.9;NEx,TTeC卜理想轴压构件的绕X轴失稳的欧拉荷载，NEx,T=112EA(1.1.2)o2弯矩作用平面外的稳定承载力-(6.3.2-2)3v.A3b,Wic式中：y,r高温下铝合金轴压构