钢筋混凝土的高温性能及其计算PDF电子书下载

绪论 1

0．1 结构工程中的温度问题 1

0．2 结构火灾的严重性和对策 2

0．3 混凝土结构高温性能的特点 3

第一篇 材料的高温力学性能 7

第一章 混凝土的高温强度 7

1．1 试验方法和设备 7

1．1．1 总体试验方案 7

1．1．2 材性试验炉的设计和制作 9

1．2 高温抗压强度 10

1．2．1 高温宏观现象 10

1．2．2 高温时的立方体抗压强度 12

1．2．3 降温后的抗压强度 15

1．3 高温抗拉强度 16

小结 17

第二章 混凝土的高温变形 18

2．1 自由升降温变形 18

2．1．1 一次升温变形和线膨胀系数 18

2．1．2 升降温循环的变形 19

2．2 高温受压变形和应力-应变曲线 21

2．2．1 高温受压变形的特点 21

2．2．2 高温时的棱柱体抗压强度和峰值应变 22

2．2．3 应力-应变全曲线方程 23

2．2．4 初始弹性模量和峰值割线模量 24

2．3．1 包络线和共同点、稳定点的轨迹线 25

2．3 重复荷载作用下的应力-应变曲线 25

2．3．2 卸载和再加载曲线方程 27

2．4 短期高温徐变 28

2．4．1 恒温-等应力作用下的高温徐变 28

2．4．2 变温度-应力状况下的高温徐变 30

小结 32

第三章 温度-应力途径和混凝土的耦合本构关系 33

3．1 温度-应力途径和变形分量 33

3．1．1 温度-应力途径及其分解 33

3．1．2 高温变形的组成分量 34

3．1．3 试验方法和试件平均温度 34

3．2．1 高温抗压强度的上下限 36

3．2 不同温度-应力途径下的混凝土抗压强度 36

3．2．2 不同温度-应力途径的影响 37

3．3 应力作用下的温度变形和瞬态热应变 39

3．3．1 应力作用下的温度变形 39

3．3．2 瞬态热应变 40

3．4 温度-应力耦合本构关系 42

3．4．1 不同温度-应力途径下的变形比较 42

3．4．2 耦合本构关系的基本计算式 43

3．4．3 变形增量计算规则 44

3．4．4 算例和试验验证 45

小结 49

4．1 试验方法和设备 50

4．1．1 试验方案 50

第四章 钢筋的高温力学性能和本构关系 50

4．1．2 试验内容和数据处理 52

4．2 高温抗拉强度 53

4．2．1 高温特征和极限抗拉强度 53

4．2．2 高温屈服强度 54

4．2．3 温度-应力途径的影响 56

4．3 高温受拉变形和应力-应变曲线 57

4．3．1 高温受拉变形的特点 57

4．3．2 应力-应变曲线方程 59

4．3．3 弹性模量 61

4．4．1 自由膨胀变形 62

4．4 应力作用下的温度变形 62

4．4．2 恒定应力下的温度变形 63

4．4．3 短期高温徐变 64

小结 65

第二篇 构件的截面温度场 69

第五章 火灾升温曲线和热传导方程 69

5．1 火灾和温度-时间曲线 69

5．1．1 火灾温度变化的特点 69

5．1．2 火灾温度的影响因素 70

5．1．3 标准的火灾温度-时间曲线 71

5．2 材料的热工性能 73

5．2．1 混凝土的热工参数 73

5．2．2 钢(筋)的热工参数 76

5．3．1 热传导基本方程 77

5．3 热传导方程 77

5．3．2 定解条件和求解方法 80

小结 81

第六章 温度场的理论分析 82

6．1 差分分析法 82

6．1．1 离散化方法和差分格式 82

6．1．2 稳态热传导问题 83

6．1．3 瞬态热传导问题 84

6．1．4 算例 86

6．2 有限元-差分混合分析法 88

6．2．1 单元热传导方程 88

6．2．2 总体合成方程和边界条件 90

6．2．4 瞬态热传导方程的差分格式 94

6．2．3 稳态热传导方程及其计算 94

6．2．5 数值解的稳定性 96

6．3 计算程序及其验证 97

6．3．1 计算程序的编制 97

6．3．2 算例和验证 98

6．3．3 试验验证 101

6．3．4 截面温度场的一般规律 103

小结 104

第七章 温度场的计算图表 105

7．1 基本假设和应用条件 105

7．2 板——单面受火 106

7．2．1 计算表格 106

7．2．2 温度分布曲线 108

7．3．1 计算表格 109

7．3 梁、柱——三面受火 109

7．3．2 等温曲线图 113

7．4 方柱——四面受火 119

7．4．1 计算表格 119

7．4．2 等温曲线图 120

7．5 方柱——相邻两面受火 122

7．5．1 计算表格 122

7．5．2 等温曲线图 124

小结 127

8．1．1 总体试验方案 131

8．1 构件高温试验的方法和设备 131

第八章 受弯构件的高温性能 131

第三篇 构件和结构的高温性能 131

8．1．2 构件试验炉的设计和制作 133

8．2 高温时的受力性能 134

8．2．1 试验方法和试件 134

8．2．2 拉区高温梁 135

8．2．3 压区高温梁 137

8．3 不同温度-荷载工况下的受力性能 138

8．3．1 恒载升温途径 139

8．3．2 钢筋保护层厚度的影响 140

8．3．3 升降温循环后 142

小结 144

9．1 三面高温的轴心受压柱 145

9．1．1 试验方法和内容 145

第九章 受压构件的高温性能 145

9．1．2 高温时的受力性能 146

9．1．3 恒载升温途径下的受力性能 149

9．2 三面高温的偏心受压柱 150

9．2．1 试验方法和内容 150

9．2．2 高温时的变形 151

9．2．3 极限承载力和极强偏心距 153

9．3 不同温度工况的三面高温偏压柱 156

9．3．1 恒载升温途径下的性能 156

9．3．2 高温持续和降温后的性能 158

9．4 两面高温的偏心受压柱 160

9．4．1 试验方法和内容 160

9．4．2 温度分布和变形 162

9．4．3 极限承载力 165

小结 167

第十章 超静定结构的高温性能 169

10．1 研究内容和试验方法 169

10．1．1 试件的设计和试验内容 169

10．1．2 试验方法和量测技术 171

10．2 连续梁的高温性能 174

10．2．1 变形和破坏的宏观过程 174

10．2．2 极限高温承载力 176

10．2．3 内力重分布过程 177

10．3 框架的高温性能 180

10．3．1 变形和破坏的宏观过程 180

10．3．2 极限高温承载力 183

10．3．3 内力重分布过程 184

小结 187

第四篇 理论分析和实用计算方法 191

第十一章 非匀质截面的一般力学特性 191

11．1 工程中的非匀质截面构件 191

11．2 截面的力学特征点 192

11．3 线弹性材料的解析解 195

11．3．1 两种材料组成的矩形截面构件 195

11．3．2 材性沿截面高度连续变化的构件 198

小结 201

12．1 基本假设和材料本构关系 202

12．1．1 基本假设 202

第十二章 结构受力全过程的有限元分析 202

12．1．2 混凝土的热-力本构模型 203

12．1．3 钢筋的热-力本构模型 205

12．2 截面本构关系的增量格式 206

12．2．1 力、变形、温度和时间的增量有限元格式 206

12．2．2 增量有限元格式的求解 209

12．2．3 有温度增量时，应力和应变值及其增量的确定 213

12．3 结构的有限元分析 216

12．3．1 梁单元等效刚度矩阵 216

12．3．2 结点位移向量的求解 219

12．3．3 计算步骤 219

12．4 理论计算与试验结果的比较 220

小结 222

13．1 基本假设和等效截面的确定 224

第十三章 构件和结构高温极限承载力的实用计算法 224

13．2 周边高温的轴心受压构件 226

13．3 受弯构件 227

13．3．1 单面高温板 227

13．3．2 三面高温梁 228

13．4 偏心受压构件 231

13．4．1 极限轴力-弯矩包络图的确定 231

13．4．2 截面极限承载力计算 232

13．5 超静定结构 236

13．5．1 塑性极限分析的一般原理 236

13．5．2 高温塑性铰的特点 236

13．5．3 塑性极限分析的方法和步骤 238

13．5．4 算例和验证 240

小结 243

第十四章 结构的抗火分析和损伤等级评定 244

14．1 工程中的结构抗火分析问题 244

14．2 构件火灾损伤等级的评定 246

14．2．1 建筑物火灾的典型案例 246

14．2．2 火灾损伤等级的评定标准 247

14．3 抗火分析和损伤等级评定的实例 248

14．3．1 结构方案简况 248

14．3．2 构件的截面温度场分析 249

14．3．3 板的抗火承载力分析 251

14．3．4 柱的抗火承载力分析 252

14．3．5 结构的抗火损伤评定 253

小结 255

参考文献 256