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第1章 火安全工程 1

1.1简介 1

1.2控制火灾的发生 3

1.2.1控制起火的因素 3

1.2.2控制火灾的发展 3

1.2.3火灾安全管理 4

1.3人员疏散 5

1.4火灾探测与灭火 6

1.4.1火灾探测 6

1.4.2烟气控制 7

1.4.3灭火措施 7

1.5防火分区 8

1.6防止火灾在建筑之间蔓延 9

1.7防止结构的倒塌 9

1.8性能化设计 11

1.9小结 14

第2章 消防规范 15

2.1规范体系 15

2.2消防相关的规定与要求 17

2.2.1预警与疏散 17

2.2.2阻止火灾在建筑内部蔓延 18

2.2.3阻止火灾在建筑之间蔓延 22

2.2.4消防设施与消防通道 23

2.3结构抗火性能的相关法规与要求 23

2.3.1单、多层建筑耐火要求 23

2.3.2高层建筑耐火要求 27

2.4耐火极限与标准耐火试验 27

2.4.1标准耐火试验 27

2.4.2破坏准则 29

2.4.3校验方式 30

2.5小结 31

第3章 结构抗火设计原则 32

3.1简介 32

3.2常温下的极限状态设计 33

3.3火灾极限状态 34

3.3.1国内规范对火灾极限状态的规定 34

3.3.2欧洲规范对火灾极限状态的规定 35

3.4结构抗火性能的校核方法 36

3.5小结 38

第4章 燃烧特性与火场模拟 40

4.1简介 40

4.2燃烧过程 40

4.3火荷载密度 43

4.4设计火荷载 45

4.5热释放率 46

4.6单区模型 50

4.6.1计算原理 50

4.6.2瑞典曲线模型 51

4.6.3欧洲规范模型 52

4.7局部火模型 55

4.8室外火模型 57

4.8.1标准室外火模型 57

4.8.2简化算法 57

4.9小结 62

第5章 高温下的材料特性 63

5.1常见材料的物理属性 63

5.1.1钢材 63

5.1.2普通混凝土 65

5.1.3常见防火保护材料 67

5.2钢材高温下的力学特性 67

5.2.1普通钢材的瞬态加载试验 68

5.2.2普通钢材的稳态加载试验 69

5.2.3钢材的高温应力-应变模型 71

5.2.4钢筋的高温设计强度 73

5.2.5螺栓的高温试验性能 74

5.2.6螺栓与焊缝的高温设计强度 76

5.3混凝土高温下的力学特性 77

5.3.1混凝土的高温属性 77

5.3.2混凝土的高温本构模型 78

5.4小结 81

第6章 钢结构的抗火设计 82

6.1结构抗火设计的目标和方法 82

6.2欧洲规范常温设计方法简介 84

6.3 BS5950：Part 8 86

6.3.1材料强度 87

6.3.2荷载率 88

6.3.3临界温度 88

6.4 EC3：Part 1.2 90

6.4.1无防火保护的钢材的升温 90

6.4.2有防火保护的钢材的升温 97

6.4.3钢构件的承载力验算法 100

6.4.4临界温度验算法 105

6.5 CECS：2006 112

6.5.1钢构件升温的计算 113

6.5.2基于承载力验算法 114

6.5.3基于临界温度验算法 116

6.6钢结构的防火保护 122

6.6.1外包混凝土或砌筑砌体 122

6.6.2防火板包裹 124

6.6.3喷涂型防火涂料 124

6.6.4膨胀型防火涂料 124

6.7外部钢构件的升温 125

6.7.1构件在火焰之外 126

6.7.2构件在火焰之内 127

6.7.3视角系数 128

6.8小结 132

第7章 混凝土结构和组合结构抗火设计 133

7.1混凝土结构设计体系和目标 133

7.2混凝土构件的升温计算 134

7.2.1 EC2 ： Part 1.2查表法 134

7.2.2经验公式法 136

7.2.3温度分析的高级计算方法 138

7.3钢筋混凝土构件的抗火验算 143

7.3.1 500℃等温线法 143

7.3.2分区法 145

7.3.3钢筋混凝土受弯构件 148

7.3.4钢筋混凝土受压构件 154

7.3.5钢筋混凝土受拉构件 156

7.3.6钢筋混凝土墙 157

7.3.7钢筋混凝土楼板 158

7.3.8爆裂及其对混凝土结构的影响 158

7.4组合结构的抗火性能 160

7.4.1带压型钢板的组合楼板 160

7.4.2组合梁 166

7.4.3轴压构件的屈曲承载力 169

7.4.4型钢混凝土组合柱 170

7.4.5钢管混凝土柱 173

7.5小结 179

第8章 结构在火灾下的真实行为 180

8.1 Cardington系列钢框架结构火灾试验 180

8.1.1试验1：约束梁 182

8.1.2试验2：平面框架 183

8.1.3试验3：角部防火区间Ⅰ 184

8.1.4试验4：角部防火区间Ⅱ 185

8.1.5试验5大型防火区间 187

8.1.6试验6：办公室火灾展示试验 188

8.1.7试验7：边跨防火区间 190

8.1.8试验现象总结 192

8.2混凝土结构的真实火灾实验 193

8.3带约束的梁柱构件的行为 197

8.3.1带约束边界的钢梁 197

8.3.2带约束钢柱的行为 200

8.4楼板的薄膜效应 202

8.4.1薄膜效应的概念 202

8.4.2楼板的薄膜效应的简化模型 203

8.4.3板的破坏极限状态 210

8.4.4设计规范 214

8.5结构在火灾中的连续性倒塌 219

8.6小结 223

第9章 设计实例 224

9.1简介 224

9.1.1实例建筑描述 224

9.1.2火灾安全工程方法 224

9.1.3设计要求 225

9.2设计原则 225

9.2.1行为准则 225

9.2.2构件性能指标 226

9.3设计火模型 227

9.3.1第一种设计火模型：BS476标准火模型 227

9.3.2第二种设计火模型：低通风率参数火模型 227

9.3.3第三种设计火模型：中等通风率参数火模型 229

9.3.4第四种设计火模型：高通风率参数火模型 229

9.4构件温度 229

9.4.1有防火保护的钢构件 229

9.4.2无防火保护的钢构件 229

9.4.3楼板和钢筋 229

9.5初步评估 231

9.5.1计算方法 231

9.5.2实例的初步分析 232

9.6三维结构框架的分析 236

9.6.1材料和构件的特性 236

9.6.2边界条件 237

9.6.3荷载条件 238

9.6.4分析计算结果 240

9.6.5节点力 242

9.7小结 244

附录 245

参考文献 258