钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计PDF电子书下载

第一章　绪论 1

第一节　火灾的危害 1

一、火灾对社会经济的危害 1

二、火灾对钢结构的危害 3

第二节 “9.11”事件中世界贸易中心大楼的倒塌 5

第三节　结构防火、耐火与抗火 7

一、防火 7

二、耐火 7

三、抗火 7

第四节　结构抗火设计的目的与意义 7

第二章　建筑室内火灾 9

第一节　建筑火灾 9

一、火灾发生的条件 9

二、可燃物 9

三、建筑室内火灾的类型 12

四、一般室内火灾的发展 13

五、火灾燃烧模型 14

六、火灾轰燃条件 15

七、轰燃后火灾释热率估计 15

八、火灾严重性 17

第二节　建筑室内火灾分析模型 18

一、区域模拟 19

二、场模型 19

第三节　一般室内火灾的经验模拟 20

一、马忠诚模型 20

二、ASCE模型 22

三、欧洲规范模型 23

四、瑞典模型 24

五、几种经验模型的比较 25

第四节　标准升温曲线与等效曝火时间 25

一、标准升温曲线 25

二、等效曝火时间 28

第五节　高大空间建筑火灾模拟 30

一、高大空间建筑火灾的特点 30

二、基于区域模型的高大空间建筑火灾模拟 32

三、基于场模型的高大空间建筑火灾模拟 36

第三章　建筑物耐火等级及结构耐火极限要求 42

第一节　建筑物耐火等级 42

一、一般民用建筑的耐火等级 42

二、高层民用建筑的耐火等级 42

三、厂房建筑的耐火等级 43

四、仓库建筑的耐火等级 45

第二节　建筑结构构件耐火极限 46

第三节　影响建筑结构构件耐火极限的其他主要因素 48

一、火灾荷载 48

二、自动灭火设备 48

三、建筑物的重要性 49

四、建筑物的部位 49

第四节　建筑整体结构耐火极限 49

第一节　传热学基本原理简介 50

一、钢构件内部的热传导 50

第四章　火灾下钢结构构件的升温 50

二、热空气与构件间的传热 51

第二节　火灾下钢构件升温实用计算方法 51

一、钢构件升温计算模型 51

二、截面温度均匀分布钢构件升温计算 52

三、截面温度非均匀分布的钢构件升温计算 62

第三节　火灾下钢-混凝土组合构件实用计算方法 63

一、钢-混凝土组合柱 63

二、钢-混凝土组合梁 66

三、压型钢板-混凝土组合楼板 70

第四节 大空间建筑火灾中火焰辐射对无防火保护钢构件升温的影响 72

一、概述 72

二、火焰辐射对无保护钢构件升温的影响 72

三、参数分析 79

四、火焰辐射影响的限值 81

五、算例 84

六、结论 84

一、钢材的种类 87

第五章　高温下结构材料特性 87

第一节　高温下常用结构钢的物理特性 87

二、热膨胀系数 89

三、导热系数 91

四、比热容 92

五、密度 93

第二节　高温下常用结构钢的力学性能 93

一、试验方法和设备 93

二、高温下结构钢的强度 95

三、高温下结构钢的弹性模量 105

四、泊松比 107

五、钢材的高温蠕变与松弛 107

六、高温下钢材接触面的摩擦系数 111

七、应力—应变关系模型 111

第三节　高温下新型结构钢的性能 115

一、耐火钢 115

二、不锈钢 118

一、表观特征及影响机理 121

第四节　高温过火冷却后钢材的力学性能 121

二、高温过火冷却后钢材的强度及应力—应变曲线 122

第五节　高温下混凝土的热物理特性 124

一、热传导系数λc 124

二、比热容cc和密度ρc 125

三、热膨胀系数αc 127

第六节　高温下混凝土的力学性能 128

一、抗压和抗拉强度 128

二、弹性模量 130

三、应力—应变关系 131

第七节　高温过火冷却后混凝土的材料特性 135

一、强度 135

二、弹性模量 137

三、应力—应变关系 137

第八节　高温下压型钢板—混凝土粘结性能 140

一、试验概况 141

二、试验现象 142

三、试验结果及分析 143

第六章　结构抗火设计的一般原则与方法 149

第一节　火灾下结构的极限状态 149

第二节　结构抗火设计要求与方法 150

一、结构抗火计算模型 150

二、结构抗火设计要求 151

三、结构抗火设计方法 151

第三节　结构抗火设计的抗力取值及荷载效应组合 153

一、基于概率可靠度的极限状态设计法 153

二、抗力取值 153

三、荷载效应组合 154

第四节　火灾下结构外荷载内力与温度内力计算 155

一、局部火灾下由外荷载产生的结构构件内力计算 155

二、局部火灾下结构构件温度内力计算 155

第七章　基于构件试验的结构抗火设计方法 158

一、耐火极限及判定条件 159

第一节　中国GB/T 9978—1999及英国BS476标准耐火试验方法 159

二、试件要求 160

三、标准耐火试验条件 162

四、试验装置 165

五、试验实施 171

第二节　ASTM E 119标准耐火试验方法 172

一、试验类型及适用范围 172

二、楼盖、屋盖与梁的边界约束界定原则 173

三、试件要求 175

四、标准耐火试验条件 176

五、试验实施与试验观测 178

六、耐火极限判定条件 180

七、升温条件超出允许温控偏差时对试验结果的修正 181

第三节　试验结果的判断与调整 182

一、构件耐火性能的判断 182

二、钢结构防火保护涂料施用厚度的调整 183

第一节　轴心受压钢构件抗火计算和设计的实用方法 185

一、高温下轴心受压钢构件临界应力的计算 185

第八章　钢结构构件实用抗火计算与设计方法 185

二、高温下轴心受压钢构件的稳定系数φT 187

三、轴心受压构件抗火验算 187

四、轴心受压构件的临界温度 187

五、应用示例 188

第二节　受弯构件抗火计算和设计的实用方法 190

一、高温下受弯构件的承载力 190

二、受弯构件的临界温度 192

三、应用示例 193

第三节　压弯构件抗火计算和设计的实用方法 195

一、高温下压弯构件的稳定验算 195

二、高温下压弯构件的强度验算 197

三、压弯构件的临界温度 197

四、应用示例 199

一、火灾中的破坏现象 203

第四节　钢框架梁抗火计算和设计的实用方法 203

二、火灾下约束钢梁反应计算与分析 204

三、约束钢梁火灾下理论分析方法的验证 212

四、影响约束钢梁在火灾下性能的因素 214

五、实用设计方法 220

六、应用示例 221

第五节　钢框架柱抗火计算与设计的实用方法 222

一、简化公式 222

二、应用示例 223

第六节　耐火钢构件抗火计算与设计的实用方法 226

一、耐火钢构件高温材性的基本要求 226

二、轴心受压耐火钢构件抗火验算 227

三、受弯耐火钢构件抗火验算 227

四、压弯耐火钢构件抗火验算 228

五、耐火钢框架梁抗火验算 228

一、设计步骤 229

二、最不利火灾位置 229

第七节　钢结构构件抗火设计方法总结 229

六、耐火钢框架柱抗火验算 229

第九章　钢-混凝土组合柱抗火计算方法 231

第一节　型钢混凝土（SRC）柱 231

一、设计原理 231

二、耐火极限实用计算方法 238

第二节　钢管混凝土（CFST）柱 240

一、概述 240

二、设计原理 241

三、耐火极限实用计算方法 248

四、防火保护层厚度计算 251

五、火灾后剩余承载力计算 252

六、钢管混凝土柱防火构造措施 257

第十章　钢-混凝土组合梁抗火性能与设计方法 261

第一节　组合梁的形式与特点 261

一、组合梁的形式 261

二、组合梁的特点 262

三、组合梁翼板的有效宽度 264

第二节　组合梁抗火性能试验研究 266

一、试验概况 266

二、试验装置、数据测量和试验方案 268

三、试验现象 268

四、试验量测结果及分析 271

五、试验结论 274

第三节　组合梁受火升温特性 275

一、组合梁受火升温的影响因素 275

二、火灾下组合梁温度分布简化计算与试验结果对比 279

第四节　影响组合梁抗火性能的因素 281

一、压型钢板型号对组合梁抗火性能的影响 281

二、不同边界条件对组合梁抗火性能的影响 282

三、材料、几何尺寸及荷载等参数对组合梁抗火性能的影响 285

第五节　组合梁实用抗火设计方法 291

一、组合梁抗火承载力验算 291

二、高温下组合梁跨中极限正弯矩和梁端极限负弯矩 292

三、示例及验证 294

第一节　基于小挠度破坏准则的设计方法 298

一、分析模型 298

第十一章　压型钢板—混凝土组合楼板实用抗火计算与设计方法 298

二、分析结果 301

三、简化设计方法 304

四、试验验证 305

第二节　考虑薄膜效应的设计方法 305

一、火灾中楼板的薄膜效应 305

二、楼板薄膜效应的理论模型 309

三、模型验证 316

四、参数分析 318

五、考虑薄膜效应的楼板抗火设计方法 320

六、设计示例 322

七、结论 323

第十二章　结构性能化抗火设计方法 326

第一节　结构抗火性能化设计的总体目标与功能目标 326

一、总体目标 326

二、功能目标 326

三、性能要求A、B、C的实现 327

二、与功能目标（2）对应的性能要求 327

一、与功能目标（1）对应的性能要求 327

第二节　性能要求及其实现 327

四、性能要求D的实现 328

五、结构性能化抗火设计流程图 329

第三节　火灾下建筑物内人员逃生模型简介 330

一、人员疏散模型的类型与结构 331

二、SIMULEX程序的特点与使用 333

三、考虑人员行为的疏散模型简介 336

第四节　工程应用实例 338

一、上海南站钢屋盖结构性能化抗火安全评估 338

二、某综合楼钢结构抗火安全设计与评估 346

第十三章　钢框架结构整体抗火性能计算方法 355

第一节　高温钢结构梁单元切线刚度方程 355

一、基本假定 355

二、高温下单元截面的几何和力学参数 356

三、高温下的单元弹塑性切线刚度矩阵 358

一、分析步骤 361

第二节　钢框架结构火灾非线性反应分析与抗火设计 361

二、抗火设计 364

第三节　试验研究 365

一、试验模型 365

二、试验结果与理论分析结果的对比 367

三、结论 370

第十四章　钢结构防火保护措施 371

第一节　提高钢结构抗火性能的主要方法 371

第二节　钢结构防火涂料性能及施工 372

一、钢结构防火涂料类型 372

二、钢结构防火涂料技术要求 374

三、室外用钢结构防火涂料 375

四、防火涂料的选用 375

五、钢结构防火涂料构造 376

六、钢结构防火涂料施工措施 376

第三节　防火板材的性能与施工 377

一、防火板材的基本要求 377

二、钢结构用防火板材的类型及性能 378

三、防火板材用于钢结构防火保护的构造 379

四、防火板材的施工 382

第四节　柔性毡状隔热材料防火保护构造 385

第五节　钢结构防火保护工程施工质量控制 386

一、基本规定 386

二、钢结构防火涂料涂装 387

三、钢结构防火板保护工程质量控制 387

四、柔性毡状隔热材料防火保护工程 388

一、一般规定 389

第六节　钢结构防火保护工程的验收 389

二、防火材料的验收与检测 390

附录一 高大空间建筑火灾空气升温经验公式（2.70）计算参数Tz、η、μ、β的确定 391

附录二　ISO 834标准升温条件下有保护层钢构件的升温 396

附录三　国内钢结构防火涂料生产厂家及产品情况汇总表 403

附录四　非膨胀型防火涂料及防火板等效导热系数测试方法 406

附录五　膨胀型防火涂料检测方法 408

附录六　符号意义 409