【功能说明】

STAAD.Pro钢结构防火设计模型步骤-国标GB51249

【操作演示】

一、前期模型准备

在进行防火设计前，需完成钢结构模型的基础构建，包括：

1. 建立结构几何模型（梁、柱、支撑等构件）；
2. 施加常规荷载（恒载 DL、活载 LL、风荷载 WL 等）；
3. 按 GB50017 规范创建基本验算组合并完成静力分析。

二、防火设计核心操作步骤

Step1：创建防火设计专用荷载组合

规范依据：按《建筑钢结构防火技术规范》（GB51249-2017）第 3.2.2 条，需区分含温度荷载与不含温度荷载的组合，并计入结构重要性系数。

重要性系数处理：

• 耐火等级一级建筑：所有组合需乘以 1.1（如组合表达式为 1.1×(1.0×DL + 0.6×LL)）；
• 其他建筑：直接采用 γ=1.0。

案例组合示例（结构重要性系数 γ=1.0）：

Step2：指定构件类型与规范参数

1. 进入中国钢结构设计模块，选择 GB51249 规范；
2. 按构件功能定义类型（柱、梁、轴力构件，框架梁和框架柱等），不同类型对应差异化验算逻辑：

3.对于不同的构件类型，应该设置对应的验算组合。

Step3：配置防火设计基础参数

1. 耐火极限设定：按建筑功能区设置构件耐火时间（如柱 2.0h、梁 1.5h）；
2. 升温曲线参数：
   • 软件默认生成 GB51249-2017 第 6.1 节规定的室内火灾升温曲线（热烟气温度Tg与时间t的关系）；
   • 支持自定义时间步长（建议≤5s，确保温度场计算精度）；

Step4：选择防火保护形式

1. 无保护：仅适用于耐火极限≤0.5h 的构件；
2. 轻质保护：可选软件内置参数（如等效热阻、热传导系数）；
   • 膨胀型：厚度通常 2-7mm，高温时膨胀形成隔热层；
   • 非膨胀型：厚度 5-50mm，靠材料本身隔热。

3. 自定义材料：需输入保护层厚度、热阻等参数。

Step5：执行防火设计验算

1. 点击Design按钮，选择验算方法：
   • 承载力法：校验Rd>=Sm（Rd为高温下承载力,Sm为荷载效应）；
   • 临界温度法：校验Td>=Tm（Td为临界温度，Tm为构件实际温度）；
2. 软件自动计算：
   • 钢材高温强度折减（按 GB51249-2017 第 5.1 节）；
   • 构件温度场分布与热传递过程（考虑保护层厚度与热阻）。

Step6：结果分析与优化

1. 结果查看：
   • 构件耐火验算状态（通过 / 不通过）；
   • 温度 - 时间曲线、承载力折减系数等详细数据；
2. 优化策略：
   • 不满足时增加防火保护层厚度；
   • 更换高耐火性能材料（如耐火钢）；
   • 调整荷载组合或结构布置。

三、关键注意事项

1. 组合逻辑校验：确保轴向构件组合含温度荷载，弯曲构件组合可忽略温度荷载；
2. 材料参数准确性：防火保护层热阻参数需与实际产品检测报告一致；
3. 多工况覆盖：需包含所有可能的荷载组合（如 DL+LL、DL+WL+TL 等），避免遗漏最不利工况；
4. 规范联动：耐火极限需与《建筑设计防火规范》（GB50016）中建筑耐火等级要求严格匹配。

示例模型：见右侧附件资料。