按照欧洲规范EN 1993-1-2（加热特性）进行结构防火设计

钢的一般加热行为

钢由一个晶体栅格组成，在常温下，每个晶体围绕一个静止点移动。 当达到 -273°C 的绝对零温度时，该位移会减小，并在升温时增加。 由于晶体在静止点周围的这种移动，钢'的延展性随着温度的升高而增加。 与此同时，钢材的强度随之降低。 由于在钢结构中的强度损失，在不采取额外措施的情况下很难保护未受保护的构件免受火灾的影响，因为在 600 °C 时钢材已经失去了 50% 的强度。 因此在当今的钢结构建筑中考虑到结构的材料塑性储备，因此通常是超载的。 例如，如果对冷加工或热处理的钢施加热应力，那么按照上面介绍的计算方法，在 400 °C 时它已经失去了强度。 此外，钢的缺点是在温度升高时产生的热膨胀与其他建筑材料相比非常高。 这可能会导致在构件中产生的约束效应，该效应在常温下的设计中不存在。

对于土木工程来说，钢的热力学性能很差，尤其是在抗火承载力方面。 温升取决于钢构件的质量。 其具体数学意义是： 组件的质量越大，它可以吸收的能量就越多。 如果面是平坦的并且增加体积，那么结构构件中的温度会降低。 这个组件属性称为截面系数 A/V。 是构件的每单位长度的体积与表面积的比值。 在 DIN 4102 中，这个系数仍然被称为 U/A 比值，并且与周长和面积的关系相关，尽管在与长度相关的截面不变的情况下这个系数是相同的。 在欧洲规范[5]中提供了表格，以便于计算该截面系数。

未受保护的钢构件的截面系数Am/V（来源： [5]）

被保护的钢构件的受热行为

对于耐火钢结构，随着钢的不良温度特性被防火系统吸收或补偿，升温行为向正方向变化。 防火系统通常由低导热率的材料组成。 此外，这种材料通常具有较高的比热容（存储容量）。 通过使用被动防火系统，可以显着延长耐火持续时间。 这类材料通常非常重，因此在结构分析中应加以考虑。 但是，EN 1993-1-2 没有关于包裹或覆层的材料属性的信息，因为这些材料属性取决于其制造商。 出于这个原因，对于耐火构件的结构分析很重要的数值缺失，但同时在按照 DIN 4102-4 批准的建筑材料国家申请文件中提交了。 此类结构构件的截面系数由下式组成。

空心外壳： 空心壳体通常是最合适的，因为截面的包围减小了结构构件的周长，而面积保持不变。 这样，截面系数变小，从而增加了结构的质量。 通常使用石膏灰泥防火板或硅酸钙板作为包层。 所有主要的此类板制造商都可以提供合适的板体系，包括耐火性能。

轮廓封装： 如果要保留钢结构支座的外观，我们建议使用型钢包覆结构或覆面，或使用石膏体系。 轮廓封装的缺点是截面的截面系数，因为它不会改变。 覆层类型通常是石膏体系或板结构。 为了使用抹灰系统，通常在梁上连接线栅，以支撑抹灰系统。 采用板系统的覆层与采用空心外壳的覆层相似，但是由于必须将板系统切割成一定的尺寸，所以需要更多的工作量。 作为替代方案，可以使用膨胀型绝缘材料，它是一种轮廓包裹体，应用于结构构件。 这种膨胀型材料在受热时会膨胀，并在结构构件和周围环境之间起到绝缘层的作用。 但是，由于通常不完全了解这种材料的高温特性，或者分布的范围太广，因此没有开发出适用于这种类型的熔覆层的计算方法。