高德志， 陳 輝

(北京邁達(dá)斯技術(shù)有限公司， 北京 100044)

0 引言

鑒于鋼材自重輕、強(qiáng)度高、施工周期短、可工廠(chǎng)化制作等優(yōu)點(diǎn)，近些年我國(guó)的鋼結(jié)構(gòu)建筑建設(shè)數(shù)量日益增多。

鋼材作為建筑材料來(lái)說(shuō)，防火性能并不好。這是因?yàn)殇摬臒醾鲗?dǎo)系數(shù)很大，火災(zāi)作用下升溫非?？欤瑫r(shí)鋼材在火災(zāi)下力學(xué)性能大幅退化。根據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(GB 51249—2017)[1](簡(jiǎn)稱(chēng)防火規(guī)范)條文說(shuō)明第6.1.1條，在一般室內(nèi)火災(zāi)或ISO-834標(biāo)準(zhǔn)火災(zāi)作用下，15～20min內(nèi)著火空間的環(huán)境溫度可達(dá)600℃以上，如圖1所示。根據(jù)防火規(guī)范6.2.1條條文說(shuō)明的表10，截面形狀系數(shù)大于150m-1以上的無(wú)防火保護(hù)鋼構(gòu)件，在受火15～20min時(shí)，構(gòu)件溫度即可達(dá)到600℃以上。同時(shí)鋼材的屈服強(qiáng)度只有常溫時(shí)的50%；當(dāng)溫度達(dá)到700℃時(shí)，鋼材的屈服強(qiáng)度只有常溫時(shí)的20%。高強(qiáng)度鋼材的力學(xué)性能在高溫條件下則退化更為嚴(yán)重。

圖1 一般室內(nèi)火災(zāi)與高大空間火災(zāi)的升溫曲線(xiàn)比較

以往的鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)更多的是從建筑層面的防火構(gòu)造措施來(lái)解決[2-5]，而結(jié)構(gòu)層面的防火設(shè)計(jì)很少涉及。接下來(lái)筆者將結(jié)合防火規(guī)范的理解與midas Gen軟件應(yīng)用來(lái)分享鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法。

1 鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)方法

防火規(guī)范第2.2.6條中提出了3種鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐火驗(yàn)算和防火設(shè)計(jì)方法，即耐火極限法、承載力法和臨界溫度法。

1.1 耐火極限法

耐火極限法是基于《建筑構(gòu)件耐火試驗(yàn)方法》(GB/T 9978.1—2008)[6]標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的抗火設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)荷載作用及火災(zāi)作用下鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際耐火極限不應(yīng)小于其設(shè)計(jì)耐火極限。《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016—2014)[7]的表3.2.1和防火規(guī)范的條文說(shuō)明3.1.1條列出了各類(lèi)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最低耐火極限要求(表1)，并結(jié)合鋼結(jié)構(gòu)特點(diǎn)補(bǔ)充規(guī)定：柱間支撐的設(shè)計(jì)耐火極限應(yīng)與柱相同，樓蓋支撐的設(shè)計(jì)耐火極限應(yīng)與梁相同，屋蓋支撐和系桿的設(shè)計(jì)耐火極限應(yīng)與屋頂承重構(gòu)件相同。

由于實(shí)際構(gòu)件的荷載分布、邊界約束與試驗(yàn)?zāi)Ｐ秃茈y做到完全吻合，且實(shí)際截面形式和防火保護(hù)措施多樣，導(dǎo)致傳熱條件也與試驗(yàn)的試件不同，無(wú)法用試驗(yàn)準(zhǔn)確模擬。所以目前這種基于標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)的抗火設(shè)計(jì)方法存在缺陷。

而基于計(jì)算的抗火設(shè)計(jì)方法——承載力法和臨界溫度法，克服了上述缺陷，在鋼結(jié)構(gòu)抗火設(shè)計(jì)中應(yīng)用廣泛。

構(gòu)件的設(shè)計(jì)耐火極限/h 表1

1.2 承載力法

防火規(guī)范第3.2.6條2款提出承載力法,在設(shè)計(jì)耐火極限時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)作用下鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力設(shè)計(jì)值Rd不應(yīng)小于其最不利的荷載(作用)組合效應(yīng)設(shè)計(jì)值Sm。同時(shí)，防火規(guī)范的第7.1.1～7.1.6條逐一規(guī)定了軸心受拉鋼構(gòu)件、軸心受壓鋼構(gòu)件、單軸受彎鋼構(gòu)件、拉彎鋼構(gòu)件、壓彎鋼構(gòu)件等基本鋼構(gòu)件的耐火承載力驗(yàn)算公式，這些公式的推導(dǎo)原理與常溫下鋼構(gòu)件相同，不同之處在于考慮了溫度對(duì)強(qiáng)度、彈性模量、穩(wěn)定系數(shù)和熱膨脹效應(yīng)的影響，此處以穩(wěn)定系數(shù)和熱膨脹效應(yīng)影響舉例說(shuō)明。

(1)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50017—2017)[8]第6章及附錄C中提到對(duì)于常溫下，鋼構(gòu)件受彎穩(wěn)定驗(yàn)算時(shí)，若穩(wěn)定系數(shù)φb大于0.6時(shí)，應(yīng)用式(1)計(jì)算的φ′b代替φb。

(1)

防火規(guī)范第7.1.1～7.1.6條中提出火災(zāi)下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定性計(jì)算，若穩(wěn)定系數(shù)大于0.6時(shí)，φb不做修正，見(jiàn)式(2)。midas Gen對(duì)火災(zāi)下鋼柱的穩(wěn)定驗(yàn)算緊跟規(guī)范要求，如圖2所示。

圖2 midas Gen軟件中火災(zāi)下鋼柱穩(wěn)定驗(yàn)算結(jié)果

(2)

式中：φbT為高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；φb為常溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定系數(shù)；αb為高溫下受彎鋼構(gòu)件的穩(wěn)定驗(yàn)算參數(shù)，按防火規(guī)范表7.1.4確定。

(2)防火規(guī)范第3.2.5條提出，對(duì)于以軸向變形為主的構(gòu)件，應(yīng)考慮熱膨脹效應(yīng)對(duì)內(nèi)力的影響。midas Gen軟件取含有火災(zāi)溫度作用的最不利荷載組合進(jìn)行構(gòu)件強(qiáng)度穩(wěn)定驗(yàn)算，如圖3所示。

圖3 考慮火災(zāi)熱膨脹效應(yīng)的構(gòu)件設(shè)計(jì)驗(yàn)算

1.3 臨界溫度法

防火規(guī)范第3.2.6條3款提出臨界溫度法，在設(shè)計(jì)耐火極限時(shí)間內(nèi)，火災(zāi)作用下鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的最高溫度Tm不應(yīng)高于其臨界溫度Td。根據(jù)構(gòu)件和荷載類(lèi)型，防火規(guī)范的第7.2.1～7.2.7條提出了計(jì)算鋼構(gòu)件臨界溫度Td的方法。此處有一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，即荷載比R，根據(jù)荷載比R查防火規(guī)范表7.2.1～7.2.3、表7.2.5確定不同構(gòu)件和荷載類(lèi)型的鋼構(gòu)件臨界溫度，如表2所示。

2 鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)在midas Gen軟件中的實(shí)現(xiàn)

鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)在midas Gen軟件中的實(shí)現(xiàn)流程如圖4所示。接下來(lái)詳細(xì)闡述該流程中各參數(shù)應(yīng)用要點(diǎn)。

圖4 鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)流程

2.1 鋼材的升溫特性

根據(jù)防火規(guī)范第5.1節(jié)提供的表5.1.1(對(duì)應(yīng)文中的表3)定義了鋼材熱工參數(shù)，如圖5所示。

圖5 高溫作用下鋼材熱工參數(shù)

高溫作用下鋼材的物理參數(shù)如表3所示。由表3可知，鋼材的導(dǎo)熱性非常好，比如熱傳導(dǎo)系數(shù)達(dá)45W/(m·℃)，而普通混凝土的熱傳導(dǎo)系數(shù)僅為1.4～2.0W/(m·℃)，約為鋼材熱傳導(dǎo)系數(shù)的1/30。

高溫作用下鋼材的物理參數(shù) 表3

圖6定義了鋼材升溫作用下的強(qiáng)度和彈性模量，按照?qǐng)D6可以設(shè)定鋼材強(qiáng)度和彈性模量的變化趨勢(shì)。軟件支持按設(shè)計(jì)規(guī)范和用戶(hù)輸入兩種方式。當(dāng)選擇規(guī)范“GB 51249—2017”后，軟件會(huì)按照防火規(guī)范第5.1.2條、5.1.4條分別計(jì)算結(jié)構(gòu)鋼和耐火鋼的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，第5.1.3條、5.1.5條分別計(jì)算結(jié)構(gòu)鋼和耐火鋼的彈性模量折減系數(shù)。此處不再贅述規(guī)范公式。

圖6 鋼材升溫下的強(qiáng)度和彈性模量

溫度的變化會(huì)影響鋼材的強(qiáng)度設(shè)計(jì)值和彈性模量，分別如圖7，8所示。強(qiáng)度設(shè)計(jì)值的變化會(huì)影響設(shè)計(jì)結(jié)果，彈性模量的變化會(huì)影響分析和設(shè)計(jì)結(jié)果。耐火鋼無(wú)藍(lán)脆現(xiàn)象，故在低溫度區(qū)段內(nèi)耐火鋼的強(qiáng)度損失大于結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度損失。在實(shí)際工程中，絕大多數(shù)鋼構(gòu)件的臨界溫度在450～700℃范圍內(nèi)，在該溫度段內(nèi)耐火鋼的強(qiáng)度損失小于結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度損失。另外，400℃以?xún)?nèi)結(jié)構(gòu)鋼和耐火鋼彈性模量變化趨勢(shì)接近；400～650℃范圍內(nèi)，耐火鋼彈性模量下降速率低于結(jié)構(gòu)鋼；但650℃以上耐火鋼彈性模量急速下降；1 000℃時(shí)耐火鋼彈性模量下降至0，構(gòu)件完全喪失承載能力。這也從一個(gè)側(cè)面說(shuō)明了鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)作用下的破壞本質(zhì)是由高溫而導(dǎo)致的鋼材承載能力下降，繼而失效破壞。

圖7 規(guī)范中鋼材強(qiáng)度折減系數(shù)隨溫度變化曲線(xiàn)

圖8 規(guī)范中鋼材彈性模量折減系數(shù)隨溫度變化曲線(xiàn)

2.2 建筑室溫火災(zāi)升溫曲線(xiàn)

通過(guò)“煙氣溫度”定義火災(zāi)升溫曲線(xiàn)，如圖9所示。

圖9 添加建筑火災(zāi)升溫函數(shù)

關(guān)于升溫函數(shù)的應(yīng)用說(shuō)明如下：

(1)軟件可按照規(guī)范自動(dòng)生成也可自定義溫度曲線(xiàn)。當(dāng)選擇規(guī)范自動(dòng)生成時(shí)，軟件內(nèi)部直接根據(jù)防火規(guī)范第6.1.1條繪制纖維類(lèi)或烴類(lèi)燃燒物的升溫曲線(xiàn)。

(2)靠近火源的鋼構(gòu)件可按照“系數(shù)為1”的升溫函數(shù)考慮，遠(yuǎn)離火源的構(gòu)筑物可以根據(jù)火源熱釋放速率、房間大小、通風(fēng)口尺寸等因素[9]調(diào)整該系數(shù)控制溫度。

(3)火災(zāi)持續(xù)時(shí)間按照實(shí)際著火時(shí)間確定，軟件默認(rèn)120min。

2.3 設(shè)定建筑物防火措施

建筑物防火措施可分為無(wú)防火保護(hù)和有防火保護(hù)兩大類(lèi)。有防火保護(hù)措施按照防護(hù)材料又可分為非輕質(zhì)防火保護(hù)、輕質(zhì)非膨脹型防火保護(hù)和輕質(zhì)膨脹型防火保護(hù)三類(lèi)。結(jié)合對(duì)防火規(guī)范的理解，防火措施的不同最終體現(xiàn)在綜合輻射率、等效熱傳導(dǎo)系數(shù)、等效熱阻、保護(hù)層厚度、截面形狀系數(shù)和耐火極限等防火參數(shù)的差異,如圖10和表4所示。

圖10 定義防火參數(shù)

(1)綜合輻射率

無(wú)防火保護(hù)的鋼構(gòu)件進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)，可參考防火規(guī)范第6.2.1條數(shù)值輸入，綜合輻射率εr見(jiàn)表5。

有防火保護(hù)的鋼構(gòu)件雖不需要直接輸入綜合輻射率，但會(huì)通過(guò)等效熱傳導(dǎo)系數(shù)、等效熱阻、截面形狀系數(shù)、防火材料的密度和比熱容、防火保護(hù)厚度等參數(shù)間接得到綜合輻射率。

防火保護(hù)類(lèi)型及防火保護(hù)輸入?yún)?shù) 表4

綜合輻射率εr表5

(2)非輕質(zhì)防火保護(hù)層多為混凝土、金屬網(wǎng)抹砂漿或砌體等涂料，輕質(zhì)防火保護(hù)層多為蛭石、硅酸鈣、硅酸鋁纖維氈等涂料。輕質(zhì)防火保護(hù)層又可分為膨脹型防火涂料和非膨脹型防火涂料，也是目前防火設(shè)計(jì)中常用的兩種涂料。對(duì)于室內(nèi)隱蔽鋼結(jié)構(gòu)、高層全鋼結(jié)構(gòu)及多層廠(chǎng)房鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)耐火極限在1.5h以上時(shí)宜選用非膨脹型防火涂料，且涂料厚度應(yīng)大于15mm[10]；當(dāng)耐火極限小于1.5h時(shí)應(yīng)選擇輕質(zhì)膨脹型防火涂料。

(3)等效熱傳導(dǎo)系數(shù)

非輕質(zhì)防火保護(hù)措施和輕質(zhì)非膨脹型防火保護(hù)措施均需輸入等效熱傳導(dǎo)系數(shù)。防火規(guī)范第5.3.1條提出的等效熱傳導(dǎo)系數(shù)計(jì)算公式為：

(3)

式中：λi為等效熱傳導(dǎo)系數(shù)；di為防火保護(hù)層厚度；Fi/V為有防火保護(hù)鋼試件的截面形狀系數(shù)；Ts0為開(kāi)始時(shí)鋼試件的溫度；Ts為鋼試件的平均溫度；t0為鋼試件的平均溫度達(dá)到540℃的時(shí)間。

從式(3)得出防火涂料的熱傳導(dǎo)系數(shù)是隨溫度變化的。為了計(jì)算方便，提出了等效熱傳導(dǎo)系數(shù)的概念。韓君等[11]曾基于試驗(yàn)結(jié)果總結(jié)提出了一種等效熱傳導(dǎo)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)算法，取爐溫和鋼構(gòu)件溫度的平均值作為防火涂層溫度，將防火涂層溫度為400～800℃時(shí)的熱傳導(dǎo)系數(shù)平均值作為等效熱傳導(dǎo)系數(shù)。

防火涂層溫度θp為:

(4)

式中θg，θs分別為火災(zāi)下周?chē)諝獾臏囟群弯摌?gòu)件內(nèi)部溫度。

等效熱傳導(dǎo)系數(shù)λe為：

(5)

當(dāng)采用輕質(zhì)膨脹型防火措施時(shí)需輸入等效熱阻，可根據(jù)廠(chǎng)家提供數(shù)據(jù)輸入。

(4)截面形狀系數(shù)

結(jié)合防火規(guī)范第6.3節(jié)條文說(shuō)明，軟件提供了六種截面形狀類(lèi)型——外邊緣型(三面)、外邊緣型(四面)、非外邊緣型(四面)、非外邊緣型(三面)、無(wú)保護(hù)(三面)和無(wú)保護(hù)(四面)；選擇后軟件可自動(dòng)按防火規(guī)范6.2.1～6.2.2條條文說(shuō)明中的表9和表11計(jì)算出鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)，同時(shí)也支持自定義該系數(shù)。

(5)設(shè)計(jì)防火極限是四種防火保護(hù)類(lèi)型都需輸入的參數(shù)，可根據(jù)本文表1輸入。

2.4 單元火災(zāi)升溫

根據(jù)防火規(guī)范第6.2.1～6.2.2條火災(zāi)作用下鋼構(gòu)件的溫度可按下式計(jì)算。

(6)

式中：t為火災(zāi)持續(xù)時(shí)間，s；Δt為時(shí)間步長(zhǎng)，s,取值不宜大于5s；Tg,Ts分別為t時(shí)刻鋼構(gòu)件的內(nèi)部溫度和熱煙氣的平均溫度；ρs,cs分別為鋼材的密度和比熱容；Fi/V為鋼構(gòu)件的截面形狀系數(shù)；α為綜合熱傳遞系數(shù)。

式(6)是一個(gè)增量公式，需迭代計(jì)算。軟件內(nèi)部默認(rèn)按時(shí)間步長(zhǎng)Δt=5s進(jìn)行計(jì)算。

火災(zāi)下鋼構(gòu)件的最終溫度Ts為：

(7)

n=t/Δt

(8)

式中：Tg0為火災(zāi)前室內(nèi)環(huán)境的溫度；ΔTsi為每個(gè)迭代步內(nèi)鋼構(gòu)件升溫溫度；n為迭代計(jì)算次數(shù)。

軟件內(nèi)部定義單元升溫作用相當(dāng)于定義單元溫度荷載，將計(jì)算的鋼構(gòu)件的最終溫度定義為對(duì)話(huà)框中的“最終溫度”。當(dāng)進(jìn)行鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)時(shí)，圖11中的“防火荷載”荷載工況是軟件自動(dòng)生成的默認(rèn)工況，也是后續(xù)軟件自動(dòng)調(diào)整彈性模量系數(shù)唯一認(rèn)可的荷載工況。

圖11 表格查看單元溫度

距離火源不同位置的鋼構(gòu)件的火災(zāi)溫度可通過(guò)定義不同的“煙氣溫度函數(shù)”來(lái)考慮。此外軟件也支持自定義“單元時(shí)間-溫度函數(shù)”來(lái)確定鋼材溫度。完成此步后，用戶(hù)可通過(guò)表格查看單元溫度。

2.5 彈性模量折減

耐火極限時(shí)刻鋼構(gòu)件隨溫度升高而強(qiáng)度降低的幅度可通過(guò)“火災(zāi)荷載分析控制”中的彈性模量折減體現(xiàn)[12]，如圖12所示。

圖12 彈性模量折減

當(dāng)勾選“自動(dòng)折減彈性模量”后，軟件可根據(jù)2.4節(jié)得到的火災(zāi)溫度Ts自動(dòng)計(jì)算出鋼構(gòu)件的彈性模量折減系數(shù)，體現(xiàn)在“截面特性調(diào)整系數(shù)”，如圖13所示，同時(shí)也支持用戶(hù)自定義。

圖13 變相實(shí)現(xiàn)彈性模量折減系數(shù)的調(diào)整

2.6 自動(dòng)生成荷載組合

軟件會(huì)按照防火規(guī)范第3.2.2條自動(dòng)生成荷載組合，火災(zāi)作用不與地震作用同時(shí)考慮，如圖14所示。

圖14 自動(dòng)生成荷載組合

2.7 查看鋼構(gòu)件防火設(shè)計(jì)結(jié)果

midas Gen軟件結(jié)合防火規(guī)范第3.2.6條運(yùn)用承載力法和臨界溫度法驗(yàn)算鋼構(gòu)件，以三維云圖、表格、文本結(jié)果形式同時(shí)輸出承載力法和臨界溫度法的設(shè)計(jì)結(jié)果，如圖15所示。同時(shí)軟件也會(huì)以表格形式輸出耐火極限下單元溫度，如圖16所示。

圖15 防火設(shè)計(jì)結(jié)果輸出

圖16 定義分配不同邊界組和荷載組

當(dāng)采用承載力法設(shè)計(jì)時(shí)，軟件會(huì)根據(jù)構(gòu)件的受力類(lèi)型分別進(jìn)行強(qiáng)度和穩(wěn)定驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)采用考慮了火災(zāi)工況Ts的基本組合，驗(yàn)算的設(shè)計(jì)強(qiáng)度值考慮了火災(zāi)溫度的折減。

采用臨界溫度法設(shè)計(jì)時(shí)，軟件會(huì)將構(gòu)件的臨界溫度Td和火災(zāi)溫度Tm進(jìn)行比較，當(dāng)Td≥Tm時(shí)，驗(yàn)算通過(guò)，否則為不通過(guò)。對(duì)于無(wú)防火保護(hù)的鋼構(gòu)件，軟件還給出了按照膨脹型防火涂料進(jìn)行防火設(shè)計(jì)時(shí)的等效熱阻值。

當(dāng)防火設(shè)計(jì)驗(yàn)算不通過(guò)時(shí)，建議用戶(hù)重新設(shè)置防火材料，或者增加其防火涂料的厚度，然后重新進(jìn)行驗(yàn)算，直到通過(guò)為止。

3 不同時(shí)刻火災(zāi)響應(yīng)模擬

聯(lián)合應(yīng)用midas Gen軟件的施工模擬分析和鋼結(jié)構(gòu)防火設(shè)計(jì)功能可以模擬不同著火時(shí)刻鋼結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。現(xiàn)舉例說(shuō)明具體實(shí)現(xiàn)方法。

(1)假定著火總時(shí)長(zhǎng)為2h，根據(jù)總時(shí)長(zhǎng)劃分為9個(gè)施工階段，如表6所示。

不同著火時(shí)刻施工階段劃分 表6

(2)將各階段的著火時(shí)間定義到火災(zāi)參數(shù)-防火措施中，參照2.3節(jié)的介紹來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3)不同階段定義的火災(zāi)參數(shù)可分別得到對(duì)應(yīng)的鋼構(gòu)件升溫荷載和彈性模量折減系數(shù)，并將他們分別定義到不同的荷載組和邊界組，如圖16所示。

(4)定義9個(gè)施工階段,如圖17所示。

圖17 施工階段設(shè)定

(5)運(yùn)行分析。

(6)查看施工模擬分析結(jié)果，圖18為某柱火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中位移-內(nèi)力變化圖，同時(shí)也可以查看火災(zāi)下受火構(gòu)件的位移云圖(圖18(a))。

圖18 部分防火分析結(jié)果

圖18(b)中位移-軸力變化圖代表火災(zāi)不同發(fā)展階段某柱豎向變形量與軸力變化趨勢(shì)，圖18(c)位移-彎矩變化圖代表火災(zāi)不同發(fā)展階段某柱豎向變形與彎矩變化趨勢(shì)?？梢园l(fā)現(xiàn)隨著火災(zāi)升溫，鋼構(gòu)件彈性模量逐漸降低，柱隨著豎向變形量的增加，軸力和彎矩均出現(xiàn)下降，在1.0～1.5h時(shí)，柱發(fā)生了大變形，內(nèi)力出現(xiàn)了重分布，推測(cè)很有可能該處柱已經(jīng)發(fā)生了坍塌，并重新達(dá)到平衡狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

(1)結(jié)合對(duì)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防火技術(shù)規(guī)范》(GB 51249—2017)的理解闡述了三種防火設(shè)計(jì)方法：耐火試驗(yàn)法、承載力法和臨界溫度法，在具體設(shè)計(jì)實(shí)踐中推薦后兩種防火設(shè)計(jì)法。

(2)midas Gen軟件提供承載力法和臨界溫度法兩種防火設(shè)計(jì)方法，可以合理貫入規(guī)范設(shè)計(jì)要求，結(jié)果呈現(xiàn)形式多樣，比如表格、三維云圖、文本等。

(3)通過(guò)midas Gen的施工模擬分析功能，實(shí)現(xiàn)模擬火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻的結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)，準(zhǔn)確掌握結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的各項(xiàng)性能。

綜上所述，midas Gen作為一款土木領(lǐng)域通用有限元分析設(shè)計(jì)軟件，緊密契合國(guó)內(nèi)規(guī)范，不僅能夠幫助工程師輕松完成鋼結(jié)構(gòu)抗火分析，還可以實(shí)現(xiàn)鋼構(gòu)件防火設(shè)計(jì)驗(yàn)算，更具工程設(shè)計(jì)實(shí)用性。