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1 绪论1

1.1 火灾的危害2

1.1.1 火灾的定义及分类2

1.1.2 火灾对社会经济的危害2

1.1.3 火灾对建筑结构的危害4

1.2 建筑火灾安全的主要范畴6

1.3 建筑结构抗火设计的意义7

1.4 建筑结构抗火设计方法的发展8

知识归纳9

独立思考9

2 建筑火灾基础知识10

2.1 建筑火灾历程11

2.1.1 建筑火灾发生的条件11

2.1.2 建筑火灾的发展过程11

2.2 建筑火灾荷载与火灾参数13

2.2.1 可燃物的燃烧性能13

2.2.2 火灾荷载15

2.2.3 建筑火灾发展的定量描述17

2.3 建筑火灾模化21

2.4 火灾升温曲线24

2.4.1 标准升温曲线24

2.4.2 大空间建筑火灾升温曲线26

知识归纳29

独立思考29

3 建筑物耐火等级与耐火极限30

3.1 建筑物耐火等级31

3.1.1 一般民用建筑的耐火等级31

3.1.2 高层民用建筑的耐火等级31

3.1.3 厂房建筑的耐火等级32

3.1.4 仓库建筑的耐火等级33

3.2 建筑结构构件耐火极限34

知识归纳36

独立思考36

4 火灾下结构构件的升温37

4.1 传热学基本原理38

4.1.1 导热38

4.1.2 热对流38

4.1.3 热辐射38

4.1.4 火灾环境与构件表面间的热量交换39

4.2 火灾下钢构件升温计算方法40

4.2.1 钢构件内部的热传导40

4.2.2 钢构件升温计算模型41

4.2.3 钢构件截面温度均匀分布升温计算41

4.2.4 钢构件截面温度非均匀分布升温计算50

4.3 火灾下钢筋混凝土构件截面温度场计算53

4.3.1 钢筋混凝土构件温度场特点及影响因素53

4.3.2 钢筋混凝土构件温度场计算方法53

4.3.3 有非燃饰面层的钢筋混凝土构件温度场计算54

知识归纳55

独立思考56

5 高温下结构的材料性能57

5.1 高温下结构钢的物理特性58

5.1.1 热膨胀系数58

5.1.2 热传导系数58

5.1.3 比热容59

5.1.4 密度59

5.2 高温下结构钢的力学性能59

5.2.1 应力-应变关系59

5.2.2 屈服强度60

5.2.3 弹性模量61

5.2.4 泊松比62

5.2.5 高温蠕变与松弛62

5.3 高温过火冷却后结构钢的力学性能63

5.3.1 表观特征及力学性能影响机理63

5.3.2 屈服强度与应力-应变关系64

5.3.3 弹性模量65

5.4 高温下混凝土的热物理特性65

5.4.1 热膨胀系数66

5.4.2 热传导系数66

5.4.3 比热容66

5.4.4 密度67

5.5 高温下混凝土的力学性能67

5.5.1 抗压强度67

5.5.2 抗拉强度68

5.5.3 弹性模量69

5.5.4 应力-应变关系69

5.5.5 高强混凝土的力学性能69

5.6 高温后混凝土的力学性能70

5.6.1 抗压强度70

5.6.2 抗拉强度70

5.6.3 弹性模量71

5.6.4 应力-应变关系71

5.7 高温下钢筋的材料性能71

5.7.1 普通钢筋的材料性能71

5.7.2 预应力筋的材料性能72

5.7.3 钢筋和混凝土高温黏结强度73

5.8 国外抗火设计中对材料性能的取值73

5.8.1 高温下结构钢的物理性能74

5.8.2 高温下结构钢的力学性能75

5.8.3 高温下混凝土的物理性能78

5.8.4 高温下混凝土的力学性能79

知识归纳81

独立思考81

6 结构抗火设计的一般原则与方法82

6.1 结构抗火设计要求83

6.1.1 结构抗火分析模型83

6.1.2 结构抗火设计总原则83

6.2 结构抗火设计目标84

6.3 结构抗火设计方法85

6.3.1 基于试验的结构抗火设计方法85

6.3.2 基于计算的结构抗火设计方法85

6.3.3 性能化结构抗火设计方法86

6.4 结构抗火设计抗力取值及荷载效应组合86

6.4.1 基于概率可靠度的极限状态设计法86

6.4.2 抗力取值87

6.4.3 荷栽效应组合87

6.5 火灾下结构内力计算方法88

6.5.1 局部火灾下由外荷载产生的结构构件内力计算方法88

6.5.2 局部火灾下结构构件温度内力计算方法88

知识归纳89

独立思考89

7 钢结构构件抗火计算与设计90

7.1 轴心受力构件91

7.1.1 高温下轴心受拉钢构件的承载力计算91

7.1.2 高温下轴心受压钢构件的受力性能92

7.1.3 高温下轴心受压钢构件的稳定系数93

7.1.4 高温下轴心受压构件的承载力计算94

7.2 受弯构件96

7.2.1 高温下受弯钢构件临界弯矩计算96

7.2.2 高温下受弯钢构件的整体稳定系数97

7.2.3 高温下受弯钢构件的承载力计算98

7.3 拉弯构件和压弯构件100

7.3.1 高温下拉弯或压弯钢构件的强度100

7.3.2 高温下压弯构件的稳定性100

7.3.3 拉弯构件和压弯构件的承栽力计算101

7.4 钢框架梁柱105

7.4.1 高温钢框架梁的承载力计算105

7.4.2 高温钢框架柱的承载力计算106

7.5 钢结构抗火设计工程实例110

7.5.1 临界温度法111

7.5.2 承载力法112

知识归纳119

独立思考119

8 钢筋混凝土构件抗火计算与设计124

8.1 钢筋混凝土构件受火反应125

8.1.1 钢筋混凝土构件高温性能特点125

8.1.2 钢筋混凝土构件在火灾中的破坏125

8.2 钢筋混凝土构件抗火计算方法127

8.2.1 构件截面承载力计算方法127

8.2.2 钢筋中心至截面边缘的距离确定131

8.3 普通钢筋混凝土构件抗火验算132

8.3.1 梁的抗火承载力132

8.3.2 柱的抗火承载力133

8.4 普通混凝土构件防火构造措施135

8.4.1 梁满足耐火极限要求的构造措施135

8.4.2 柱满足耐火极限要求的构造措施136

8.4.3 板满足耐火极限要求的构造措施136

8.4.4 墙满足耐火极限要求的构造措施137

8.5 特殊混凝土构件抗火设计138

8.5.1 高强混凝土构件抗火设计措施138

8.5.2 预应力混凝土构件抗火设计措施139

8.5.3 加固混凝土构件抗火设计措施141

知识归纳142

独立思考142

9 组合构件抗火计算与设计144

9.1 型钢混凝土柱145

9.1.1 型钢混凝土柱抗火性能的影响因素145

9.1.2 高温下型钢混凝土柱的承载力计算147

9.2 钢管混凝土柱147

9.2.1 钢管混凝土柱抗火性能的影响因素148

9.2.2 高温下钢管混凝土柱的承载力计算149

9.2.3 钢管混凝土柱的防火保护层厚度计算153

9.3 压型钢板组合楼板154

9.3.1 基于小挠度破坏准则的设计方法154

9.3.2 考虑薄膜效应的设计方法156

9.4 钢与混凝土组合梁160

9.4.1 组合梁的类型及受力特点160

9.4.2 组合梁的高温破坏模式162

9.4.3 组合梁的承载力计算166

知识归纳170

独立思考170

10 钢结构防火保护措施172

10.1 提高钢结构抗火性能的主要方法173

10.2 钢结构防火涂料类型及其性能174

10.2.1 钢结构防火涂料类型174

10.2.2 钢结构防火涂料技术要求及性能指标175

10.3 钢结构防火涂料的选用与施工176

10.3.1 防火涂料的选用176

10.3.2 防火涂料涂装构造177

10.3.3 钢结构防火涂料施工措施177

10.4 防火板材的性能与施工应用178

10.4.1 防火板材的基本要求178

10.4.2 钢结构防火用板材的类型及性能178

10.4.3 防火板材用于钢结构防火保护的构造179

10.4.4 防火板材的施工179

知识归纳183

独立思考184

11 钢筋混凝土结构火灾后的鉴定与修复补强185

11.1 钢筋混凝土结构火灾后的鉴定186

11.1.1 建筑结构火灾后的鉴定内容和程序186

11.1.2 受火温度判定187

11.1.3 火灾后结构损伤及材料性能检测189

11.1.4 结构损伤评级190

11.2 火灾后钢筋混凝土构件剩余承载力计算192

11.2.1 火灾后钢筋混凝土构件的剩余承载力计算方法192

11.2.2 火灾后钢筋混凝土构件的有效截面确定192

11.3 火灾后受损结构的修复加固193

11.3.1 修复加固的主要对象193

11.3.2 火灾后结构修复加固的原则和步骤194

11.3.3 常用加固方法194

案例分析195

知识归纳199

独立思考199

附录200

附录1 建筑火灾常见表面间的辐射角系数计算公式200

附录2 防火保护材料的热物理特性201

附录3 ISO834标准升温条件下有保护层钢构件的升温202

附录4 标准火灾升温曲线条件下的构件截面温度场209

附录5 常温下钢材的强度设计值222

附录6 轴心受压构件的截面分类223

附录7 常温下轴心受压构件的稳定系数225

参考文献229