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书 名：钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计
著 译 者：李国强 韩林海 楼国彪 蒋首超
出 版 社：中国建筑工业出版社
书 号：
ISBN 7-112-08129-7
图书编号：B10034735印刷日期：2006-05-01
出版日期：2006-05-01上架时间：2006-06-07
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精装16开,422页
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图书简介
本书系统地介绍了钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计的基础知识、基本原理和实用方法，内容包括：火灾危害及结构抗火设计的目的与意义、建筑室内火灾与升温、建筑物耐火等级及结构耐火极限、高温下结构钢与混凝土的材料特性、结构抗火设计的一般原则与方法、基于构件试验抗火设计方法、钢结构构件及组合柱、组合梁与组合板实用抗火设计方法、结构性能化抗火设计方法、钢框架结构整体抗火性能计算方法和钢结构防火保护措施。本书着眼于工程应用，有关主要章节配有计算示例，直观地说明实际运用方法。本书可供从事建筑钢结构及钢-混凝土结构组合结构设计、研究和教学的人员参考，也可作为大学高年级学生和研究生学习结构抗火知识的参考书。
前 言
火灾高温对结构钢的材料性能特别是力学性能有显著影响，当温度超过550℃时，普通结构钢将丧失大部分强度和刚度。火灾时，建筑室内的温度半小时内可达到800～1200℃，因此钢结构和钢-混凝土混合结构在火灾中极易受到损害。2001年美国"9·11"事件中纽约世贸中心两座110层411m高的钢结构大楼因飞机撞击后发生的火灾而倒塌，造成2830人死亡，引起了世界各国对钢结构抗火问题的高度重视，结构抗火理论及其工程应用技术越来越受到学术界和工程界的关注。以"钢结构进展国际学术会议(ICASS)"为例，1996年ICASS的第一届会议有关钢结构抗火的研究论文为3篇，1999年第二届会议有关钢结构抗火的研究论文为5篇，2002年第三届会议为10篇，2005年第四届会议为24篇。此外，国际上还召开了专门的结构抗火系列国际会议(SiF)，第一届SiF会议于2000年在丹麦举行，第二届会议于2002年在新西兰举行，第三届会议于2004年在加拿大举行，第四届会议于2006年在葡萄牙举行。
国际上从20世纪50年代开始重视结构抗火研究，但以结构分析的方法对钢结构的抗火性能进行研究大约始于1970年左右。20世纪80年代国际上开始研究钢-混凝土组合构件的抗火问题，特别加拿大国家研究院(NRC)对钢管混凝土柱的抗火性能进行了系统的试验与理论研究。90年代初，英国建筑研究院(BRE)在Cardington对一幢8层足尺钢框架建筑模型做了6组火灾试验，得到了许多具有开创意义的结果，认识到独立钢结构构件的抗火性能与结构中受约束的钢构件的抗火性能有着显著差别，多数情况下，结构中的钢构件有更好的抗火能力。在研究的基础上，英国、日本、澳大利亚、欧盟等国家或国际组织都专门编制了钢结构和钢-混凝土组合结构抗火设计规范，或在钢结构和钢-混凝土组合结构设计规范中规定了抗火设计内容，钢结构和组合结构抗火从研究阶段已步人工程实用阶段。
我国结构抗火研究起步较晚，20世纪80年代中后期同济大学、清华大学、原冶金部建筑科学研究总院等单位在国内较早地开展了混凝土结构的抗火研究，主要包括混凝土的材性、构件和结构的受火性能及反应研究。20世纪90年代同济大学在国内较早地开展了钢结构的抗火研究，研究工作主要有高温钢材特性、各类钢构件、高强度螺栓连接节点、钢框架结构等抗火试验与理论研究。20世纪90年代中后期同济大学、哈尔滨建筑大学等单位在国内较早地开展了钢-混凝土组合结构的抗火研究，主要有原哈尔滨建筑大学、福州大学对钢管混凝土柱的抗火性能研究，同济大学对钢-混凝土组合板和组合梁的抗火性能研究。现在国内越来越多的单位从事结构抗火研究，其他主要单位有：中国建筑科学研究院、上海建筑科学研究院、华南理工大学、中南大学、青岛建工学院、香港城市大学、香港理工大学等。
目前国内结构抗火研究的水平与国际先进水平接近，在有的方面(如钢结构抗火)已与国际先进水平一致。
然而，在结构抗火工程应用方面我国远不如国外该领域的先进国家，我国至今没有结构抗火设计(特别是更重要的钢结构抗火设计)的国家标准，结构抗火设计主要依据国家标准《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中所采纳的基于独立构件标准耐火试验的方法，这种方法由于不能反映真实火灾升温、结构整体性能和火灾下荷载作用大小对结构构件抗火能力的影响，因此不能确保结构抗火安全和结构抗火设计的经济性。
2000年以后，我国钢结构的应用越来越多，而火灾造成钢结构破坏的事故也开始明显，近几年，每年因火灾造成钢结构建筑破坏甚至倒塌的事故均有数起。提高我国政府有关主管部门和工程技术人员(特别是结构工程师)对钢结构和组合结构抗火的认识，推动结构抗火设计理论的发展与工程实施，确保钢结构抗火安全与防火措施的经济性，已成为当务之急，而这正是本书编写的目的。
我本人于1990年开始从事钢结构抗火研究，而韩林海教授在钢管混凝土结构抗火研究方面开展了深入系统的研究工作，本书融合了我们的研究成果，并结合他人相关重要工作编写而成。全书分十四章，前三章是结构抗火设计的背景知识，主要介绍火灾危害、结构抗火设计的目的与意义、建筑室内火灾的模型与升温、建筑物耐火等级和结构耐火极限等；第四、第五、第六章是结构抗火设计的基础，主要介绍火灾下结构构件升温计算方法、高温下结构钢和混凝土的材料特性和结构抗火设计的一般原则与方法；第七章介绍基于试验的结构抗火设计方法；第八-第十一章介绍钢结构基本构件、钢-混凝土组合柱、组合梁和组合楼板抗火设计方法；第十二章介绍结构性能化抗火设计方法；第十三章介绍钢框架结构整体抗火性能计算；最后第十四章介绍钢结构主要防火保护措施、构造与施工方法和验收要求。
本书大纲的拟定和全书统稿由我负责，其中第四章第三节一、第五章第五节、第六节、第七节、和第九章由韩林海执笔，第五章第一节、第二节、第三节、第四节和第七章由楼国彪执笔，第三章、第四章第一节、第二节、第三节二、三、第五章第八节、第十一章第一节和第十三章由蒋首超执笔，第十四章由林桂祥和蒋首超执笔，其余各章节由我负责执笔。在本书的编写和编排中得到了何亚楣女士和下列研究生的帮助，他们是：郭士雄、陆立新、周宏字、杜咏、黄珏倩、周焕廷、王佳、李侥婷、张彬、郑永乾和杨有福。在此，我代表全体作者对他们为本书做的贡献表示衷心地感谢。
由于我们水平和知识范围有限，书中不当与错误之处，敬请读者批评指正。
李国强
2006年2月
前 言
火灾高温对结构钢的材料性能特别是力学性能有显著影响，当温度超过550℃时，普通结构钢将丧失大部分强度和刚度。火灾时，建筑室内的温度半小时内可达到800～1200℃，因此钢结构和钢-混凝土混合结构在火灾中极易受到损害。2001年美国"9·11"事件中纽约世贸中心两座110层411m高的钢结构大楼因飞机撞击后发生的火灾而倒塌，造成2830人死亡，引起了世界各国对钢结构抗火问题的高度重视，结构抗火理论及其工程应用技术越来越受到学术界和工程界的关注。以"钢结构进展国际学术会议(ICASS)"为例，1996年ICASS的第一届会议有关钢结构抗火的研究论文为3篇，1999年第二届会议有关钢结构抗火的研究论文为5篇，2002年第三届会议为10篇，2005年第四届会议为24篇。此外，国际上还召开了专门的结构抗火系列国际会议(SiF)，第一届SiF会议于2000年在丹麦举行，第二届会议于2002年在新西兰举行，第三届会议于2004年在加拿大举行，第四届会议于2006年在葡萄牙举行。
国际上从20世纪50年代开始重视结构抗火研究，但以结构分析的方法对钢结构的抗火性能进行研究大约始于1970年左右。20世纪80年代国际上开始研究钢-混凝土组合构件的抗火问题，特别加拿大国家研究院(NRC)对钢管混凝土柱的抗火性能进行了系统的试验与理论研究。90年代初，英国建筑研究院(BRE)在Cardington对一幢8层足尺钢框架建筑模型做了6组火灾试验，得到了许多具有开创意义的结果，认识到独立钢结构构件的抗火性能与结构中受约束的钢构件的抗火性能有着显著差别，多数情况下，结构中的钢构件有更好的抗火能力。在研究的基础上，英国、日本、澳大利亚、欧盟等国家或国际组织都专门编制了钢结构和钢-混凝土组合结构抗火设计规范，或在钢结构和钢-混凝土组合结构设计规范中规定了抗火设计内容，钢结构和组合结构抗火从研究阶段已步人工程实用阶段。
我国结构抗火研究起步较晚，20世纪80年代中后期同济大学、清华大学、原冶金部建筑科学研究总院等单位在国内较早地开展了混凝土结构的抗火研究，主要包括混凝土的材性、构件和结构的受火性能及反应研究。20世纪90年代同济大学在国内较早地开展了钢结构的抗火研究，研究工作主要有高温钢材特性、各类钢构件、高强度螺栓连接节点、钢框架结构等抗火试验与理论研究。20世纪90年代中后期同济大学、哈尔滨建筑大学等单位在国内较早地开展了钢-混凝土组合结构的抗火研究，主要有原哈尔滨建筑大学、福州大学对钢管混凝土柱的抗火性能研究，同济大学对钢-混凝土组合板和组合梁的抗火性能研究。现在国内越来越多的单位从事结构抗火研究，其他主要单位有：中国建筑科学研究院、上海建筑科学研究院、华南理工大学、中南大学、青岛建工学院、香港城市大学、香港理工大学等。
目前国内结构抗火研究的水平与国际先进水平接近，在有的方面(如钢结构抗火)已与国际先进水平一致。
然而，在结构抗火工程应用方面我国远不如国外该领域的先进国家，我国至今没有结构抗火设计(特别是更重要的钢结构抗火设计)的国家标准，结构抗火设计主要依据国家标准《建筑设计防火规范》和《高层民用建筑设计防火规范》中所采纳的基于独立构件标准耐火试验的方法，这种方法由于不能反映真实火灾升温、结构整体性能和火灾下荷载作用大小对结构构件抗火能力的影响，因此不能确保结构抗火安全和结构抗火设计的经济性。
2000年以后，我国钢结构的应用越来越多，而火灾造成钢结构破坏的事故也开始明显，近几年，每年因火灾造成钢结构建筑破坏甚至倒塌的事故均有数起。提高我国政府有关主管部门和工程技术人员(特别是结构工程师)对钢结构和组合结构抗火的认识，推动结构抗火设计理论的发展与工程实施，确保钢结构抗火安全与防火措施的经济性，已成为当务之急，而这正是本书编写的目的。
我本人于1990年开始从事钢结构抗火研究，而韩林海教授在钢管混凝土结构抗火研究方面开展了深入系统的研究工作，本书融合了我们的研究成果，并结合他人相关重要工作编写而成。全书分十四章，前三章是结构抗火设计的背景知识，主要介绍火灾危害、结构抗火设计的目的与意义、建筑室内火灾的模型与升温、建筑物耐火等级和结构耐火极限等；第四、第五、第六章是结构抗火设计的基础，主要介绍火灾下结构构件升温计算方法、高温下结构钢和混凝土的材料特性和结构抗火设计的一般原则与方法；第七章介绍基于试验的结构抗火设计方法；第八-第十一章介绍钢结构基本构件、钢-混凝土组合柱、组合梁和组合楼板抗火设计方法；第十二章介绍结构性能化抗火设计方法；第十三章介绍钢框架结构整体抗火性能计算；最后第十四章介绍钢结构主要防火保护措施、构造与施工方法和验收要求。
本书大纲的拟定和全书统稿由我负责，其中第四章第三节一、第五章第五节、第六节、第七节、和第九章由韩林海执笔，第五章第一节、第二节、第三节、第四节和第七章由楼国彪执笔，第三章、第四章第一节、第二节、第三节二、三、第五章第八节、第十一章第一节和第十三章由蒋首超执笔，第十四章由林桂祥和蒋首超执笔，其余各章节由我负责执笔。在本书的编写和编排中得到了何亚楣女士和下列研究生的帮助，他们是：郭士雄、陆立新、周宏字、杜咏、黄珏倩、周焕廷、王佳、李侥婷、张彬、郑永乾和杨有福。在此，我代表全体作者对他们为本书做的贡献表示衷心地感谢。
由于我们水平和知识范围有限，书中不当与错误之处，敬请读者批评指正。
李国强
2006年2月
图书目录
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
第四章 火灾下钢结构构件的升温50
第一节 传热学基本原理简介50
一、钢构件内部的热传导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
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
一、钢材的种类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
第四节 高温过火冷却后钢材的力学性能121
一、表观特征及影响机理121
二、高温过火冷却后钢材的强度及应力一应变曲线122
第五节 高温下混凝土的热物理特性124
一、热传导系数 124
二、比热容和密度 125
三、热膨胀系数 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 高温下压型钢板一混凝土粘结性能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
第一节 中国GB／T9978-1999及英国BS476标准耐火试验方法159
一、耐火极限及判定条件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 ASTMEll9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
第八章 钢结构构件实用抗火计算与设计方法185
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
二、高温下轴心受压钢构件的稳定系数 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
第四节 钢框架梁抗火计算和设计的实用方法203
一、火灾中的破坏现象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
六、耐火钢框架柱抗火验算229
第七节 钢结构构件抗火设计方法总结229
一、设计步骤229
二、最不利火灾位置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
第一节 基于小挠度破坏准则的设计方法298
一、分析模型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
第二节 性能要求及其实现327
一、与功能目标(1)对应的性能要求327
二、与功能目标(2)对应的性能要求327
三、性能要求A、B、C的实现327
四、性能要求0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
第二节 钢框架结构火灾非线性反应分析与抗火设计361
一、分析步骤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
第六节 钢结构防火保护工程的验收389
一、一般规定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
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
第四章 火灾下钢结构构件的升温50
第一节 传热学基本原理简介50
一、钢构件内部的热传导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
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
一、钢材的种类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
第四节 高温过火冷却后钢材的力学性能121
一、表观特征及影响机理121
二、高温过火冷却后钢材的强度及应力一应变曲线122
第五节 高温下混凝土的热物理特性124
一、热传导系数 124
二、比热容和密度 125
三、热膨胀系数 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 高温下压型钢板一混凝土粘结性能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
第一节 中国GB／T9978-1999及英国BS476标准耐火试验方法159
一、耐火极限及判定条件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 ASTMEll9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
第八章 钢结构构件实用抗火计算与设计方法185
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
二、高温下轴心受压钢构件的稳定系数 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
第四节 钢框架梁抗火计算和设计的实用方法203
一、火灾中的破坏现象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
六、耐火钢框架柱抗火验算229
第七节 钢结构构件抗火设计方法总结229
一、设计步骤229
二、最不利火灾位置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
第一节 基于小挠度破坏准则的设计方法298
一、分析模型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
第二节 性能要求及其实现327
一、与功能目标(1)对应的性能要求327
二、与功能目标(2)对应的性能要求327
三、性能要求A、B、C的实现327
四、性能要求0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
第二节 钢框架结构火灾非线性反应分析与抗火设计361
一、分析步骤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
第六节 钢结构防火保护工程的验收389
一、一般规定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
作者：shu123
发表于：2007-06-13
本书系统地介绍了钢结构及钢－混凝土组合结构抗火设计的基础知识、基本原理和实用方法，内容包括：火灾危害及结构抗火设计的目的与意义、建筑室内火灾与升温、建筑物耐火等级及结构耐火极限、高温下结构钢与混凝土的材料特性、结构抗火设计的一般原则与方法、基于构件试验抗火设计方法、钢结构构件及组合柱、组合梁与...
