钢结构及钢：混凝土组合结构抗火设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李国强 等 著

图书标签:

• 钢结构
• 抗火设计
• 钢-混凝土组合结构
• 结构工程
• 建筑工程
• 防火材料
• 耐火极限
• 规范标准
• 结构安全
• 组合结构

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112081295

版次：1

商品编码：10324115

包装：精装

开本：16开

出版时间：2006-05-01

用纸：胶版纸

页数：422

字数：677000

内容简介

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。

目录

第一章 绪论
第一节 火灾的危害
一、火灾对社会经济的危害
二、火灾对钢结构的危害
第二节 “9.11”事件中世界贸易中心大楼的倒塌
第三节 结构防火、耐火与抗火
一、防火
二、耐火
三、抗火
第四节 结构抗火设计的目的与意义
第二章 建筑室内火灾
第一节 建筑火灾
一、火灾发生的条件
二、可燃物
三、建筑室内火灾的类型
四、一般室内火灾的发展
五、火灾燃烧模型
六、火灾轰燃条件
七、轰燃后火灾释热率估计
八、火灾严重性
第二节 建筑室内火灾分析模型
一、区域模拟
二、场模型
第三节 一般室内火灾的经验模拟
一、马忠诚模型
二、ASCE模型
三、欧洲规范模型
四、瑞典模型
五、几种经验模型的比较
第四节 标准升温曲线与等效曝火时间
一、标准升温曲线
二、等效曝火时间
第五节 高大空间建筑火灾模拟
一、高大空间建筑火灾的特点
二、基于区域模型的高大空间建筑火灾模拟
三、基于场模型的高大空间建筑火灾模拟
第三章 建筑物耐火等级及结构耐火极限要求
第一节 建筑物耐火等级
一、一般民用建筑的耐火等级
二、高层民用建筑的耐火等级
三、厂房建筑的耐火等级
四、仓库建筑的耐火等级
第二节 建筑结构构件耐火极限
第三节 影响建筑结构构件耐火极限的其他主要因素
一、火灾荷载
二、自动灭火设备
三、建筑物的重要性
四、建筑物的部位
第四节 建筑整体结构耐火极限
第四章 火灾下钢结构构件的升温
第一节 传热学基本原理简介
一、钢构件内部的热传导
二、热空气与构件间的传热
第二节 火灾下钢构件升温实用计算方法
一、钢构件升温计算模型
二、截面温度均匀分布钢构件升温计算
三、截面温度非均匀分布的钢构件升温计算
第三节 火灾下钢-混凝土组合构件实用计算方法
一、钢-混凝土组合柱
二、钢-混凝土组合梁
三、压型钢板一混凝土组合楼板
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
一、概述
二、火焰辐射对无保护钢构件升温的影响
三、参数分析
四、火焰辐射影响的限值
五、算例
六、结论
第五章 高温下结构材料特性
第六章 结构抗火设计的一般原则与方法
第七章 基于构件试验的结构抗火设计方法
第八章 钢结构构件实用抗火计算与设计方法
第九章 钢-混凝土组合柱抗火计算方法
第十章 钢-混凝土组合梁抗火性能与设计方法
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
第十二章 结构性能抗火设计方法
第十三章 钢框架结构整体抗火性能计算方法
第十四章 钢机构防火保护措施
附录一 高大空间建筑火灾空气升温经验公式（2.07）计算参数Tz、η、μ、β的确定
附录二 ISO 834标准升温条件下有保护层钢构件的升温
附录三 国内钢结构防火涂料生产厂家及产品情况汇总表
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
附录五 膨胀型防火涂料检测方法
附录六 符号意义

前言/序言

钢结构及钢：混凝土组合结构抗火设计 内容概述 本书全面深入地探讨了钢结构及钢-混凝土组合结构在火灾作用下的抗火设计理论、方法与实践。全书以建筑结构安全为核心，围绕火灾动力学、材料在高温下的性能退化、结构构件的火灾响应以及整体结构的抗火性能评估展开，为工程师、设计师、研究人员和相关从业者提供了一套系统、详实的抗火设计指南。 第一章：火灾动力学基础 本章着重介绍火灾对建筑结构影响的源头——火灾动力学。 火灾发展过程的模拟与预测： 详细阐述了火灾的发展阶段，包括点火、初燃、生长、成熟（均质火、非均质火）、衰减和熄灭。介绍常用的火灾模型，如区域火灾模型（例如，LOFT, BRANZFIRE, JSM等）和场模型（例如，CFD模拟，如ANSYS Fluent, Fire Dynamics Simulator (FDS)等）。解释这些模型如何考虑建筑空间、可燃物类型、通风条件、喷淋系统等因素，预测火灾温度随时间的变化（即火-温曲线）。特别强调了标准火-温曲线（如ISO-834曲线）的应用范围和局限性，以及如何根据实际火灾场景选择或生成更贴合的火-温曲线。 火灾参数分析： 深入分析影响火灾行为的关键参数，包括： 可燃物负荷密度： 解释可燃物负荷密度对火灾释放热量的影响，并介绍不同建筑使用功能的典型可燃物负荷。 通风条件： 阐述通风对火灾蔓延、燃烧强度和温度发展的影响，包括开口面积、位置与尺寸的计算。 火灾持续时间： 分析火灾持续时间与结构整体抗火性能的关系。 热辐射与对流传热： 详细介绍火灾中热量传递的主要途径，包括热辐射和对流，以及如何计算这些热量传递的系数和速率。 热作用下的物质转化： 讨论可燃物在高温下的燃烧机理，包括气化、扩散燃烧等，以及燃烧产物的形成。 火灾场景的设定： 指导读者如何根据建筑物的用途、结构类型、重要性以及潜在的火灾源，科学合理地设定不同的火灾场景，包括正常火灾、最不利火灾以及特殊火灾（如闪燃、爆燃等）。强调了在设计中考虑多种火灾场景的重要性。 火灾荷载与火灾持续时间的关系： 详细介绍如何将可燃物负荷转化为等效的火灾持续时间，这是结构抗火设计中至关重要的一步。 第二章：高温下材料性能分析 本章聚焦于钢材和混凝土在高温环境下的性能变化，这是理解结构火灾响应的基础。 钢材的高温力学性能退化： 应力-应变关系： 详细阐述钢材在不同高温下的屈服强度、抗拉强度、弹性模量以及塑性变形能力的显著下降。提供不同温度下的钢材性能折减系数，并解释这些系数的来源和计算方法。 蠕变效应： 分析在高温和持续荷载作用下，钢材会发生蠕变，导致结构变形的进一步发展。介绍蠕变的基本理论和相关计算模型。 高温下的热膨胀： 讨论钢材的高温热膨胀特性，以及由此产生的温度应力对结构整体稳定性的影响。 钢材的腐蚀与防火涂料的作用： 简要提及钢材的防腐蚀问题，并引出防火涂料在隔绝热源、延缓钢材升温方面的作用，为后续章节铺垫。 混凝土的高温力学性能退化： 基本物理化学变化： 深入分析混凝土在高温下的微观结构变化，如水泥石的脱水（水化晶体的失水）、骨料的相变（如石英的α-β转变）、内部微裂缝的产生与扩展。 强度与刚度的下降： 详细阐述高温对混凝土抗压强度、抗拉强度、弹性模量等力学性能的影响。提供不同温度下混凝土性能折减曲线，并解释其变化规律。 蒸压效应与爆炸： 重点讲解混凝土内部水分受热蒸发产生内部压力，可能导致混凝土剥落甚至爆炸（spalling）的现象。分析影响蒸压效应的因素，如含水率、骨料种类、加气材料的添加等。 热膨胀系数： 讨论混凝土的热膨胀特性，以及其与骨料类型、水泥成分等的关系。 高温下的耐久性： 简要提及高温对混凝土长期耐久性的潜在影响。 第三章：钢结构构件的抗火设计 本章针对单独的钢结构构件，分析其在火灾作用下的受力性能及相应的抗火设计方法。 钢梁的火灾响应与抗火设计： 受弯构件的火灾分析： 分析钢梁在受火作用下，由于材料性能下降和温度应力引起的弯曲变形、强度降低以及最终失稳（梁的整体屈曲或局部屈曲）。 梁的火灾承载能力计算： 介绍计算受火作用下钢梁剩余承载力的方法，包括采用等效温度法、有限元分析法等。 防火保护措施： 详细阐述各种常用的钢梁防火保护措施，如防火涂料（薄涂、厚涂）、防火板材（如硅酸钙板、岩棉板）、喷浆材料、防火套管等，分析其防火原理、适用范围、施工要求及防火性能评估方法。 防火间距要求： 介绍基于构件火灾性能的防火间距设计原则。 钢柱的火灾响应与抗火设计： 受压构件的火灾分析： 分析钢柱在受火作用下，由于材料性能下降导致的承载力降低，以及高温下发生整体屈曲（长细比效应）或局部屈曲的危险。 柱的火灾承载能力计算： 介绍计算受火作用下钢柱剩余承载力的方法，特别关注细长比对火灾承载能力的影响。 防火保护措施： 详细介绍钢柱常用的防火保护措施，并强调保护层厚度、材料选择对火灾时延效果的关键作用。 柱与梁连接的抗火设计： 讨论连接节点在火灾作用下的传热和传力行为，连接节点的火灾失效模式，以及加强节点防火设计的重要性。 钢桁架、钢管结构等构件的火灾设计： 简要介绍其他常见钢结构构件（如桁架、钢管柱、钢箱梁等）在火灾作用下的特点和相应的抗火设计考虑。 第四章：钢-混凝土组合结构构件的抗火设计 本章重点阐述钢-混凝土组合结构构件在火灾下的协同工作机理及抗火设计方法。 组合梁的火灾响应与抗火设计： 剪力连接件（抗剪键）的作用： 详细分析在火灾作用下，剪力连接件（如剪力钉）如何保证钢梁与混凝土板之间的有效连接，共同抵抗荷载。探讨高温下连接件性能退化对组合梁整体性能的影响。 组合梁的受力机理： 分析在火灾作用下，组合梁由钢材承受拉力、混凝土承受压力（或反之）的协同工作模式。考虑混凝土剥落对组合梁性能的影响。 组合梁的火灾承载能力计算： 介绍不同火灾荷载和作用时间下组合梁的承载能力计算方法，包括考虑混凝土高温性能退化和连接件失效的影响。 防火保护策略： 讨论组合梁的整体防火保护（如整体喷涂防火材料）和局部保护（如仅保护钢梁）策略，以及不同保护方式对组合梁抗火性能的影响。 组合柱的火灾响应与抗火设计： 钢管混凝土柱（SCC）的火灾分析： 详细分析钢管混凝土柱在火灾下的传热过程、钢管与混凝土的协同受力机理。阐述钢管对混凝土的约束作用以及混凝土对钢管的保护作用。 组合柱的火灾承载能力计算： 介绍计算钢管混凝土柱在火灾下的承载能力，考虑钢材和混凝土高温性能退化，以及内部压力的影响。 防火保护： 讨论钢管混凝土柱的防火保护策略，如内部注水、钢管外部防火涂料等。 型钢混凝土柱（SCBC）的火灾分析： 简要介绍型钢混凝土柱在火灾下的受力特点和抗火设计考虑。 组合楼板的火灾设计： 简要分析组合楼板（如压型钢板混凝土楼板）在火灾下的传热和承载能力。 第五章：结构整体抗火性能评估与设计原则 本章将构件层面的分析提升到结构整体层面，系统阐述结构整体抗火性能评估方法和设计原则。 结构整体抗火性能的定义： 阐述结构整体抗火性能不仅仅是单个构件防火时限的简单叠加，而是整个结构在火灾作用下的整体稳定性和承载能力的综合体现。 火灾下结构动力响应分析： 介绍在极端火灾条件下，结构可能出现的动力效应，如热应力引起的瞬态响应，以及潜在的连锁失效（progressive collapse）。 结构整体抗火性能评估方法： 基于性能的设计（Performance-Based Design, PBD）： 详细介绍基于性能的抗火设计理念，即根据建筑物的实际用途、人员疏散需求和财产保护要求，设定具体的抗火性能目标（如达到特定的防火时限，或在火灾下保持一定的剩余承载能力），然后通过数值模拟等方法进行评估和设计。 简化分析方法： 介绍一些基于经验和简化模型的方法，用于初步评估结构的抗火性能，例如使用“等效构件法”来简化整体结构分析。 精细化数值模拟： 强调使用三维有限元分析软件（如ABAQUS, LS-DYNA, MIDAS Gen等）进行火灾下的结构整体行为模拟，以获得更精确的分析结果。 结构整体抗火设计的原则： 冗余性设计： 强调结构应具有足够的冗余度，即使部分构件失效，整体结构仍能保持稳定。 连续性设计： 确保结构各部分的连接可靠，避免局部失效蔓延。 防火分区与疏散： 强调防火分区设计在控制火势蔓延、保护生命安全中的重要作用，以及与结构抗火设计之间的配合。 荷载组合与安全系数： 讨论火灾荷载与正常使用荷载在抗火设计中的组合方式，以及如何选择合适的安全系数。 火灾后结构的评估与修复： 简要介绍火灾后结构的检查、评估方法，以及修复和加固的原则。 第六章：相关规范与标准解读 本章梳理和解读国内外主要的钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计相关规范和标准，为读者提供实际应用的依据。 中国国家标准与行业标准： 重点解读《建筑结构荷载规范》、《钢结构设计标准》、《混凝土结构设计规范》、《建筑设计防火规范》等规范中与抗火设计相关的条文。 国际主流规范与标准： 介绍美国（如AISC, NFPA）、欧洲（如Eurocode）、英国等国家和地区的钢结构及组合结构抗火设计规范，分析其主要技术路线和特点。 标准条文的解释与应用： 对规范中的关键条文进行深入解读，解释其背后的技术原理，并提供实际工程中的应用案例。 第七章：工程实例分析 本章通过具体的工程案例，将理论知识与实际工程应用相结合，加深读者对钢结构及钢-混凝土组合结构抗火设计方法的理解。 典型钢结构建筑的抗火设计实例： 分析高层钢结构住宅、大跨度钢结构展览中心等建筑的抗火设计过程，包括火灾场景设定、构件防火保护措施选择、整体结构抗火性能评估等。 典型钢-混凝土组合结构建筑的抗火设计实例： 分析钢管混凝土柱在超高层建筑中的应用、组合梁在办公楼中的应用等案例，展示其抗火设计的关键点。 防火保护措施的实际应用分析： 通过案例展示不同种类防火材料的实际应用效果，以及施工质量对防火性能的影响。 附录 钢材、混凝土高温性能数据汇总 常见防火材料性能参数 相关术语解释 总结 本书力求全面、系统、深入地展现钢结构及钢-混凝土组合结构在火灾下的行为规律和设计要点。通过对火灾动力学、材料高温性能、构件及整体结构抗火设计方法的详尽阐述，辅以规范解读和工程实例分析，旨在为广大工程技术人员提供一本实用、可靠的参考书，以期提升我国建筑结构在火灾面前的安全水平。

评分☆☆☆☆☆

从一个结构性能评估的角度来看，这本书在讨论组合结构在火灾条件下的多灾种耦合效应方面，展现了相当的前瞻性。它没有将火灾简单地视为一个单一的热作用荷载，而是将其与可能的地震、风荷载等其他环境因素进行了初步的耦合探讨，这符合现代结构工程向全寿命周期风险评估发展的趋势。特别是关于混凝土保护层在高温下开裂和剥落对内部钢构件热暴露程度影响的分析，考虑得相当周全。这种跨学科的融合，使得该书不仅仅局限于传统的防火设计规范的机械执行，而是引导读者思考更深层次的结构安全裕度。不过，如果能在火灾荷载作用下，组合结构在极限状态发生后的残余承载能力评估方面能有更详尽的章节，那就更完美了。毕竟，火灾后结构的快速评估与修复决策，是工程实践中一个极其重要但又常常被轻视的环节，这本书如果能触及这一领域，其价值将不可估量。

评分☆☆☆☆☆

我买这本书主要是冲着它的实用性和针对性去的，毕竟在实际的施工现场，规范条文的解释和工程实例的对照是检验理论是否能落地的试金石。遗憾的是，虽然理论部分堆砌得非常高深，但在实际应用层面，特别是针对一些常见节点详图和复杂节点如何进行火灾验算的操作指引上，感觉还是有所欠缺。例如，在提到钢柱与梁的连接节点在火灾时的热桥效应时，书中更多的是从理论热传导角度进行了分析，但如果能配上一些典型的节点防火构造的详细图纸，并解释不同防火涂层厚度对节点性能的实际影响曲线，那对于一线结构师的价值会大大提升。我期望看到更多基于BIM模型或者有限元分析软件的实际案例展示，展示如何将这些复杂的抗火计算融入到现代化的设计流程中去。坦白说，目前这本书更像是一本高级的学术专著，而不是一本可以直接拿到施工现场翻阅的工程手册，这使得它在连接理论与实践的桥梁搭建上，留下了不小的空白。

评分☆☆☆☆☆

这本书的理论基础扎实得令人印象深刻，尤其是在探讨极端荷载条件下的材料行为时，作者似乎倾注了大量心血。我个人对结构工程领域的力学模型和本构关系非常感兴趣，而这本书在这方面提供了深入且严谨的阐述。它不仅仅停留在公式的罗列，更重要的是对这些模型背后的物理意义进行了细致的剖析，这对于希望从根本上理解抗火机理的工程师来说，无疑是一份宝贵的财富。比如，关于钢材在高温下应力松弛和蠕变效应的描述，作者引用了最新的实验数据和修正系数，使得设计规范中的简化处理有了坚实的理论支撑。阅读过程中，我发现它在处理材料温度梯度对构件截面承载力影响的建模方法上，展现出极高的专业水准，这在国内的同类书籍中并不多见。当然，对于初学者来说，可能需要具备一定的热力学和材料科学背景才能完全跟上其深度，但对于有经验的设计师而言，它提供的视角是拓宽思路、优化设计的关键。特别是对于那些处理超高层或大跨度复杂结构防火设计的专业人士，这本书中关于构件间相互作用和整体结构响应的分析框架，非常具有指导意义。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的深度远超出我预期的平均水平，它更像是为研究人员而非普通执业工程师准备的。书中对各种国际标准和研究文献的引用非常详尽，几乎每一项结论都有出处可循，这对于追求学术严谨性的读者来说是极大的安慰。然而，这种极致的全面性也带来了阅读上的挑战——信息密度过大，上下文切换频繁。例如，某一章节可能突然插入一个关于特定类型防火材料的热物性参数表格，而这些参数在上下文的逻辑流中显得有些突兀，需要读者自己去梳理它们与核心结构分析之间的联系。总的来说，这是一部需要“啃”下去的书，而不是可以“读”下去的书。它要求读者心无旁骛地投入大量时间去消化和反刍其中的复杂概念和推导过程。对于想要快速掌握防火设计基本要求的读者，这本书可能显得过于“重型”和学术化，它更适合作为高级进修或科研立项的参考资料库。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示质量，坦白讲，有些地方让人感到困惑和不一致。作为一本涉及复杂截面和受热过程的书籍，清晰、准确的图表至关重要。然而，在某些关键的性能曲线图展示中，坐标轴的标注不够清晰，有些示意图的比例尺似乎也存在不合理的情况，这在一定程度上影响了阅读的流畅度和理解的准确性。比如，在描述钢-混凝土组合梁的抗剪性能退化时，配图的示意性强于解释性，使得读者需要反复对照文字才能确定图示的含义。更不用说，索引和术语表的使用也不够系统化，当你想快速定位一个特定参数或公式的定义时，查找过程显得有些繁琐。对于一本售价不菲的专业书籍，这种基础的编辑质量问题是需要改进的。我希望未来的版本能有更精细的校对和更专业的图表设计，毕竟，对于这种高度依赖视觉信息传达的技术书籍来说，图文的完美结合是至关重要的。

评分☆☆☆☆☆

66666666666666666666666666666666

评分☆☆☆☆☆

很好的结构抗火中文书，李国强写的！

评分☆☆☆☆☆

内容不错，适合于想了解结构抗火的

评分☆☆☆☆☆

不错

评分☆☆☆☆☆

内容不错，适合于想了解结构抗火的

评分☆☆☆☆☆

对了解钢结构抗火设计很有用的一本书！

评分☆☆☆☆☆

66666666666666666666666666666666

评分☆☆☆☆☆

还没仔细看，应该不错的~

评分☆☆☆☆☆

内容不错，适合于想了解结构抗火的