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钢框架柱耐火太平性数值分解

日期:2019-10-28 11:31 来源: 耐火

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  《钢框架柱耐火稳定性数值分析》是2017年7月化学工业出版社出版的图书,作者是史可贞。

  本书内容包括:绪论、火(热)作用、钢框架构件温度场计算、温度应力计算与钢柱耐火稳定性判据、钢框架柱耐火稳定性评估系统、钢柱耐火稳定性评估案例分析。书中基于大量试验研究所获得的温度应力三段式计算模型推广应用于双向框架结构的评估与计算,突破了传统弹性力学分析方法和计算机模拟分析方法的局限性,希望对我国钢结构耐火性能的评估能够起到一定的推动作用。

  钢材的特点是强度高、自重轻、延性、抗震性能好、施工周期短,所以以钢材作为主要结构构件的钢结构建筑具有优异的结构性能和经济上的优势,已越来越多地应用于工业与民用建筑中。随着经济的快速发展及钢结构建筑在我国的普及推广,我国建成了一大批大跨度及高层钢结构建筑,如国家体育场鸟巢、水立方、上海环球金融中心和新中央电视台等。钢结构虽有许多优点,但耐火性能差是其最大的弱点。钢材虽是不燃材料,但却不耐火。理论分析及试验结果表明,钢结构耐火性差的主要原因有:①在火灾高温作用下,由于其内部晶格结构发生变化,强度、弹性模量等基本力学性能随温度升高降低明显;②钢构件多为薄壁状,截面系数大,从火场吸收热量多,火灾中升温快;③钢材的导热系数大,截面上温度均匀分布,火更容易损伤其内部材料。一般说来,未加保护的裸露钢结构在火灾中15~20min内即会发生倒塌破坏,造成较大人员伤亡或财产损失。钢结构在火灾中被烧塌的事故早已不胜枚举。1998年北京玉泉营家具城发生火灾,造成该建筑物整体倒塌。2003年青岛市的正大食品厂钢结构厂房发生特大火灾,造成厂房大面积倒塌,造成重大损失。1990年英国一幢多层钢结构建筑在施工阶段发生火灾,造成钢梁、钢柱和楼盖钢桁架的严重破坏。2001年9月11日,劫持满载燃油的民航客机撞击美国纽约世贸中心双塔大楼,造成大楼承重的钢结构筒体的保护层被破坏,在爆炸和强烈的高温作用下,结构内框架钢柱强度迅速下降并坍塌,造成3000余人死亡或失踪,经济损失无法估计。因此,在钢结构建筑被日益广泛应用的同时,对钢结构抗火性能的研究已经成为工程界的热点问题。钢结构往往为超静定结构。超静定结构各杆件在受到不均匀温度作用下将产生不均匀膨胀,但由于存在多余约束,膨胀较大的构件受到与之相连的构件的约束,该构件将会产生温度内力,而在其截面上会产生温度应力,从而增加荷载效应。也就是说,结构在受温度作用过程中,不但自身抗力在下降,而且结构本身由于温度应力的产生还会有一个自加载过程,使得施加在结构上的荷载增大。目前,对于钢结构由于温升的原因所引起的结构抗力下降的研究已经较为完善,而对于温度应力所引起的结构自加载研究还远远不够。正确评估钢结构在火灾时的荷载效应亦即温度内力是耐火设计的核心热点问题。目前,钢结构抗火设计规范中引入温度内力参与荷载效应组合已成为明确的发展方向。比较先进的欧洲钢结构规范虽明确规定温度应力应参与组合,但并未给出温度应力的具体计算方法。我国《建筑钢结构防火技术规范》(CECS 200:2006)和《有色金属工程设计防火规范》(GB 50630—2010)对温度应力计算基于弹性分析方法,而钢材在高温作用条件下具有较强的弹塑性,弹性法必然过高地估计了温度应力。采用非线性分析方法可考虑钢材的弹塑性性质,但现有分析方法均采用恒温加载材料模型,与钢结构实际热-力路径不符。本书中,作者主要利用所在课题组通过大量试验研究所获得的温度应力三段式计算模型,并将其推广应用于双向框架结构的评估与计算,以钢框架柱及其周围构件组成的子结构为对象,引入有色金属冶炼厂房炉料热辐射和民用建筑一般室内火灾两种热作用,根据传热学和力学基本原理,考察钢框架中柱的耐火稳定性。突破了传统弹性力学分析方法和计算机模拟分析方法的局限性,希望对我国钢结构耐火性能的评估能够起到一定的推动作用。本书在撰写过程中,得到了中国人民武装警察部队学院屈立军教授的大力支持和帮助,在此表示衷心的感谢。由于水平和知识有限,书中不妥之处,衷心希望广大读者批评指正,多提宝贵意见。作者2017年6月

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