首先,我们将梳理新版标准,帮助您放心地使用它。随后,我们将在一根实际的预制梁上演示第二种方式,展示该流程可以多么轻松地实现自动化。(除非标注为 2004 版,条文编号均指 EN 1992-1-2:2023。)

标准有哪些变化 - 耐火性能
1. 表格仍然保留,但其相关规则更加严格。
表格数据仍然是快速且偏保守的途径,而计算方法则用于表格无法涵盖的构件。2023 版延续了这一做法,但明确了适用边界:相对于试验以及简化方法或高等方法,表格结果通常被认为偏于安全,且不允许在所规定的范围之外进行外推(第 6.1(2) 条)。
其目标还在于使三种方法之间的配合更加一致。前言确认,表格条文已经更新,以使表格法、简化方法和高等方法相互协调。
表格是按什么标定的?
表格中的最小尺寸基于固定的假设。主要参考值基本保持不变:
- ηfi = 0.7 — 参考荷载水平(2004 版第 5.2(3) 条;2023 版第 6.2(1) 条)。
- 500 °C — 受弯简支构件的钢筋临界温度,在 ηfi = 0.7 且 γS = 1.15 时,约对应 0.60 fyk(2004 版第 5.2(4) 条;2023 版第 6.2(3) 条,注 1)。
不过,有两处值得注意的变化:
- 热传导率:2004 版允许在热传导率的许可范围内使用这些数据。2023 版则给出了单一的热传导率函数。
- ηfi:在 2004 版中,国家附录可以修改该值(2004 版第 5.2(3) 条,注)。在 2023 版中,ηfi = 0.7 已在第 6.2(1) 条中固定。
同一条文还要求,当基本假设不适用时,应对表格数据进行修正;若已按 EN 1992-1-1 附录 A 修改了材料系数,则不得使用表格数据。
2. 含水率不再只是一个百分数,而是决策过程的一部分。
两个版本的基本原则相同:必须避免严重剥落,或者必须考虑其对性能的影响。
但含水率的处理方式已经改变:
- 2004 版:爆裂性剥落与以质量百分比表示的含水率阈值相关联,推荐值由国家附录确定。
- 2023 版:固定的百分比已被取消。现在,含水率与其他可能影响剥落的因素一并考虑,包括暴露条件、荷载、约束、几何形状、骨料、掺合料、含气量、纤维、渗透性和强度。
2023 版还引入了专门的决策表(表 10.1)。该表将评估与四个关键输入相联系:耐火时间、含水状态、混凝土强度和硅灰掺量。
换言之,含水率不再是需要校核的单一数值,而是整个剥落评估中的一个环节。

3. 500 °C 等温线法已被取消,温度曲线图让位于公式。
2004 版在资料性附录 B 中提供了两种折减截面方法,即 500 °C 等温线法和区域法(2004 版第 4.2.3 条、B.1.1(3) 至 (4)、B.2(3))。2023 版文本中不再包含 500 °C 等温线法,其第 7.3.2 条仅采用区域法的逻辑。
为什么结果会通过第 1-1 部分而发生变化 – EN 1992-1-2 是作为常温设计的补充编写的。它指出与 EN 1992-1-1 的不同之处或补充内容,并将该标准的 2023 版作为注明日期的规范性引用文件(第 1.1(1) 条)。
这种关联在简化的弯曲校核中尤为明显:
- 除非 As,prov/As,req > 1.3,否则 MRd,fi 有效(第 7.3.3.2 条,公式 7.18)。
- MEd 和 As,req 均取自 EN 1992-1-1。
- 2023 版方法对各根受拉钢筋经温度折减后的强度取平均值。
还有哪些变化?
EN 1992-1-1 本身也发生了变化。第二代标准带来了修订后的剪力和扭转规则,适用范围更广,涵盖桥梁、储液和密闭结构、CFRP 加固以及钢纤维混凝土,此外还新增了用于评估和加固既有结构的附录。
剪力和扭转由资料性附录移入正文。在 2004 版中,剪力、扭转和锚固的计算方法位于资料性附录 D,其中注明火灾引起的剪切破坏非常少见,且所给出的方法尚未经过充分验证(2004 版附录 D)。2023 版将剪力和扭转放在第 7.3.5 条的简化设计方法中,并将锚固移至构造规则,其中火灾下的锚固长度和搭接长度可取与常温下相同的值(第 9.2(1) 条)。
在这方面,表格途径没有变化。当满足第 6 章的最小尺寸时,可以省略对剪力、扭转和锚固的进一步校核(第 6.1(7) 条;2004 版第 5.1(3) 条)。变化涉及的是通过计算验证的构件。第 7.3.5 条区分了两种情况:
- 配有抗剪钢筋的构件(第 7.3.5.3 条)。适用第 7.3.2 条的折减截面,混凝土强度取 M 点处的值。箍筋的强度根据 P 点的温度进行折减,P 点为箍筋与腹板中部高度处截面的交点。(见下图)随后将 EN 1992-1-1 的抗剪方法应用于折减截面。在无梁楼板中,竖向箍筋或栓钉仅在其与折减几何中的控制破坏面相交时才计入,扭转也遵循相同的逻辑(第 7.3.5.3(6) 条、第 7.3.5.4 条)。
- 抗剪强度取决于混凝土抗拉强度的构件(第 7.3.5.2 条)。预应力构件以及素混凝土或少筋构件,需要特别考虑非线性温度分布引起的拉应力,例如空心板和厚梁。除此之外,抗拉强度不予考虑;若需采用,其折减按公式 (5.21) 和 (5.22) 进行(第 5.3.1.2 条)。

新版本,新结构:如何查找所需内容
| EN 1992-1-2:2004 | EN 1992-1-2:2023 |
| 4.2 简化计算方法 | 7 简化设计方法 |
| 4.3 高等计算方法 | 8 高等设计方法 |
| 4.5 剥落 | 10 剥落规则 |
| 5 表格数据 | 6 表格设计数据 |
| 6 高强混凝土 | 无独立章节。表 5.1 中设有 fck ≥ 70 MPa 一列,限值见 6.1(5) 和第 10 章。 |
| 附录 A 温度分布(资料性) | 7.2 温度分布 |
| 附录 B.1 500 °C 等温线法 | 无对应内容 |
| 附录 B.2 区域法 | 7.3.2 截面折减 |
| 附录 C 柱的屈曲(资料性) | 附录 D(现为规范性)以及 6.3.3 |
| 附录 D 剪力、扭转和锚固(资料性) | 7.3.5 剪力和扭转;锚固见 9.2 |
| 附录 E 梁和板的简化计算方法(资料性) | 7.3.3 弯曲 |
以及新增内容
- 国家选择减少 – 2004 版前言列出了十六条可由国家选择的条文,2023 版前言仅列出三条。以下内容不再由国家选择:热传导率范围、含水率阈值、方法 A 的偏心距限值、参考荷载水平 ηfi,以及是否允许使用高等方法的决定。(2023 版 0.5;2004 版前言、3.3.3、4.1、4.5.1、5.2(3)、5.3.2)
- 方法 A,偏心距 – 火灾下的一阶偏心距限制为截面尺寸的四分之一,并在标准中固定。2004 版的推荐值为 0.15h。 (2023 版 6.3.2.2(2)b;2004 版 5.3.2(2))
- 冷却阶段 – 公式给出了混凝土加热至峰值温度后再冷却至 20 °C 时的强度。2004 版文本仅说明不应计入冷却过程中可能出现的强度增长。(2023 版 5.3.1.1(5)、4.3(1);2004 版 3.2.2.1(7))
IDEA StatiCa 的方案:当前的截面校核与未来

RCS 涵盖哪些内容
IDEA StatiCa RCS 软件可以快速回答一个问题:截面是否满足表格数据的要求?这一界限值得精确说明,因为第二代标准正是在此处将表格途径与计算途径区分开来。RCS 中的耐火性能校核适用于板、墙、梁、柱和细长柱。该功能在项目向导中选择,名称为 Fire resistance EN 1992-1-2:2006-11。
- 柱 – 方法 A 和方法 B
- 梁 – 仅限矩形、T 形和 I 形截面。必须区分单跨梁和连续梁,对于连续梁,还必须设定截面沿梁的位置,这会对校核结果产生显著影响。校核的数值为腹板宽度以及最外层钢筋到最近受火面的距离。
- 板 – 单向板和双向板、由墙支承的连续板以及由柱支承的连续板。
- 墙 – 承重墙和非承重墙
既然可以计算实际温度,为什么还要依赖表格?
表格是校核耐火性能的快捷方式,但它们只涵盖特定的截面形状、尺寸、轴线距离和火灾条件。
这对新设计是可行的,因为截面不满足要求时可以调整。但对于既有构件,几何尺寸已经固定,如果截面与表格要求仅相差几毫米,就没有基于表格的解决办法。
此时,计算实际温度场就能发挥作用。您无需依赖预定义的数值,而是可以计算热量在真实截面中的传递情况,并利用这些温度来校核其承载力。Section 软件正是这样做的:分析实际截面和钢筋布置,然后根据计算得到的温度校核其耐火性能。
新的 Section 软件增加了什么
查看 Section 中的屋面梁示例。表格校核只能针对单一轴线距离给出“通过或不通过”的结论。而使用 Section 软件,同一截面可以得到承载比。为了展示高等方法在实际构件上的效果,我们在 Section 软件(BETA)中对一根屋面梁进行了分析。火灾工况与常温校核在同一个项目中开启,因此无需建立第二个模型。火灾荷载效应作为单独的一组输入,区别于承载能力极限状态和正常使用极限状态的荷载效应,因为火灾下的内力与常温下的内力不同。
所建模的截面为高 1140 mm 的预制 I 形梁,具有多种钢筋直径,其布置针对制造商的需求进行了优化。耐火等级为 R60;火灾曲线采用 EN 1991-1-2 中的标准火灾曲线;受火面为底面、左侧面和右侧面。用户从四个选项(顶面、底面、左侧、右侧,见下图)中选择受火面,软件据此得出实际的受火边缘并以红色绘出,包括腹板与翼缘交接处等内凹转角。该截面为跨中截面,在演示中仅承受弯矩作用。


温度分布 – 软件采用更细密的网格对截面进行划分,并按时间步长计算温度场,直至 60 分钟(本例为 60 分钟,最长可达 240 分钟)。在热力图中,底面和下部转角温度最高,向腹板中心方向温度急剧下降。数据视图列出了各混凝土单元以及每根钢筋的温度。例如,最底部的角部钢筋温度达到 480 °C,而上翼缘中部的钢筋则几乎处于室温。表格无法展示这种温度分布,因为它只采用单一的名义轴线距离。

根据这些温度,软件利用混凝土强度、钢筋屈服强度和比例极限以及弹性模量的折减系数,得出折减后的材料特性。软件采用 EN 1992-1-2 的折减系数。系数分布图显示了真正控制校核结果的因素。在这根梁中,最底部的钢筋保留了 60% 的屈服强度,而底部翼缘转角处的混凝土仅保留约 6% 的强度。最后,Section 软件采用公式,便于您解读结果。例如,弯曲校核与常温下的响应相同,只是现在采用折减后的强度进行计算。

结论
无论工程师是直接研读第二代 EN 1992-1-2,还是让软件完成这项工作,出发点都是相同的。对于新建的常规构件,表格数据仍然是快速且偏于安全的校核方式。对于研读标准的读者,上文所述的变化说明了 2023 版规则与 2004 版的差异。当表格校核不通过或不适用时,标准指向高等计算方法,而 Section 软件正是按这一途径运行的:它得出每根钢筋和每个混凝土单元的温度,应用折减后的材料特性,并给出承载比,而不是简单的通过/不通过结论。由于它反映了截面的实际性能,因此是替代表格途径的一种便捷、快速且精确的方法。
