描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787030472618丛书名: 山地城镇建设安全与防灾协同创新专著系列
本书论述作者的课题组在高强度Q460钢结构抗火设计原理方面进行的研究工作和取得的成果,具体内容包括:高强度Q460钢材高温下和高温后力学性能,高强度Q460钢高温下蠕变性能,高强度Q460钢焊接截面高温下残余应力分布,高强度Q460钢轴心受力柱抗火性能,高强度Q460钢梁抗火性能,高强度Q460约束钢柱抗火性能,高强度Q460钢柱高温局部稳定性能及高强度Q460钢柱受火后受力性能。本书内容新颖,系统实用,语言规范简练;是我国目前的一部涉及高强度钢结构抗火设计的学术著作。
本书可供从事土木工程及相关领域的科技人员及高等院校相关专业的师生参考。
总序
前言
主要符号表
第1章 绪论
1.1 概述
1.1.1 高强度钢的定义
1.1.2 高强度钢的应用
1.1.3 高强度钢结构抗火研究的必要性
1.2 高强度钢结构抗火研究现状
1.2.1 材料力学性能
1.2.2 高强度钢基本构件抗火性能
1.3 本书的目的和内容
1.3.1 本书的目的
1.3.2 本书的内容
参考文献
第2章 高强度Q460钢高温下力学性能
2.1 引言
2.2 高强度Q460钢高温下强度指标
2.2.1 屈服强度的定义
2.2.2 高温拉伸试验概况
2.2.3 试验结果及对比
2.2.4 拟合公式
2.3 高强度Q460钢高温下弹性模量
2.3.1 动态测量方法
2.3.2 弹性模量测量结果
2.4 本章小结
参考文献
第3章 高强度Q460钢高温冷却后力学性能
3.1 引言
3.2 高强度Q460钢高温冷却后力学性能试验概况
3.2.1 试件设计
3.2.2 升温装置
3.2.3 拉伸试验装置
3.2.4 升温和冷却方式
3.2.5 常温下材性试验结果
3.3 高强度Q460钢高温冷却后力学性能试验结果及分析
3.3.1 应力-应变关系曲线
3.3.2 屈服强度
3.3.3 极限强度
3.3.4 弹性模量
3.3.5 断后伸长率
3.3.6 试件表观特征
3.4 高强度Q460钢和其他钢高温冷却后力学性能对比
3.4.1 屈服强度的对比
3.4.2 极限强度的对比
3.4.3 弹性模量的对比
3.5 高强度Q460钢与其他高强钢高温冷却后力学性能对比
3.6 高强度Q460钢受火冷却后力学性能指标计算公式
3.6.1 屈服强度
3.6.2 极限强度
3.6.3 弹性模量
3.6.4 断后伸长率
3.7 本章小结
参考文献
第4章 高强度Q460钢高温下蠕变性能
4.1 引言
4.2 高强度Q460钢高温蠕变试验
4.2.1 材料力学性能试验
4.2.2 蠕变试验概况
4.2.3 蠕变试验结果及分析
4.3 高强度Q460钢高温蠕变模型
4.3.1 现有蠕变模型
4.3.2 基于试验数据的ANSYS复合时间强化模型
4.3.3 基于本节试验数据的Norton模型
4.3.4 基于本节试验数据的Fields-Fields模型
4.3.5 蠕变模型的对比分析
4.4 本章小结
参考文献
第5章 高强度Q460钢焊接截面高温下残余应力分布
5.1 引言
5.2 高强度Q460钢焊接截面高温后残余应力试验
5.3 高强度Q460钢焊接截面高温后残余应力分布模型
5.4 焊接残余应力及高温后残余应力有限元分析
5.5 高温下焊接高强度Q460钢截面残余应力分布
5.6 本章小结
参考文献
第6章 高强度Q460钢轴心受力柱抗火性能
6.1 引言
6.2 轴心受压高强度Q460钢柱极限承载力分析
6.3 逆算单元长度法
6.4 高强度Q460钢轴心受压柱抗火性能有限元分析
6.5 高强度Q460钢轴心受压柱抗火性能参数分析
6.6 本章小结
参考文献
第7章 高强度Q460钢梁抗火性能
7.1 引言
7.2 钢梁在三面受火下的温度分布
7.3 强度分析
7.4 整体稳定分析
7.5 高强度Q460钢梁的临界温度
7.6 高强度Q460钢梁和普通钢梁抗火性能比较
7.7 高强度Q460钢梁抗火性能有限元分析
7.8 高强度Q460钢梁抗火设计简化方法及算例
7.9 本章小结
参考文献
第8章 高强度Q460约束钢柱抗火性能
8.1 引言
8.2 高强度Q460约束钢柱抗火性能试验
8.2.1 试验炉及采集控制系统
8.2.2 试验加载和约束装置
8.2.3 试验构件
8.2.4 温度、位移及轴力测量
8.2.5 试验步骤
8.2.6 试验结果
8.2.7 试验结果分析
8.3 高强度Q460约束钢柱抗火性能有限元分析
8.3.1 高强度Q460约束钢柱热分析
8.3.2 高强度Q460约束钢柱结构分析
8.4 高强度Q460约束钢柱抗火性能参数分析
8.4.1 有限元模型
8.4.2 残余应力的影响
8.4.3 初始弯曲的影响
8.4.4 长细比的影响
8.4.5 轴向荷载的影响
8.4.6 轴向约束的影响
8.4.7 转动约束的影响
8.5 轴力放大系数法
8.5.1 理论分析方法
8.5.2 理论计算结果及对比
8.6 本章小结
参考文献
第9章 高强度Q460钢柱高温局部稳定性能
9.1 引言
9.2 高强度Q460钢柱高温局部稳定试验
9.2.1 试验概况
9.2.2 试验现象和结果
9.2.3 试验结果分析
9.3 高强度Q460钢柱高温下局部稳定有限元分析
9.3.1 有限元模型介绍
9.3.2 有限元模型验证
9.3.3 参数分析
9.4 高强度Q460钢柱局部稳定简化抗火设计方法
9.4.1 钢柱局部屈曲极限应力简化计算方法
9.4.2 防止局部屈曲的翼缘宽厚比和腹板高厚比限值
9.4.3 高温与常温下宽厚比限值的对比
9.5 本章小结
参考文献
第10章 高强度Q460钢柱受火后受力性能
10.1 引言
10.2 高强度Q460钢柱受火后力学性能试验
10.2.1 试件制作与设计
10.2.2 试验步骤
10.2.3 受火试验阶段
10.2.4 受火后加载阶段
10.3 受火后高强度Q460钢柱整体稳定性能有限元分析
10.3.1 有限元模型
10.3.2 数值模型验证
10.4 高强度Q460钢柱受火后剩余承载力简化计算方法
10.4.1 高温后剩余稳定承载力计算方法
10.4.2 常温下有限元模型的验证
10.4.3 参数分析
10.4.4 简化计算方法
10.5 本章小结
参考文献
第11章 高温蠕变对高强度Q460钢构件抗火性能的影响
11.1 引言
11.2 考虑蠕变影响的高强度Q460钢柱抗火性能有限元分析
11.2.1 蠕变方程的验证
11.2.2 有限元结构分析模型
11.2.3 高强度Q460钢轴压钢柱的承载力分析
11.2.4 考虑高温蠕变影响的高强度Q460轴压钢柱抗火性能分析
11.3 考虑蠕变影响的高强度Q460约束钢梁抗火性能有限元分析
11.3.1 模型概况
11.3.2 材料参数
11.3.3 模型试验验证
11.3.4 高强度Q460约束钢梁与Q345约束钢梁的对比
11.3.5 参数分析
11.4 本章小结
参考文献
第12章 高强度Q460钢结构抗火研究展望
12.1 高强度Q460钢结构抗火若干问题探讨
12.1.1 材料高温力学性能
12.1.2 结构抗火性能试验
12.1.3 抗火设计简化方法
12.2 研究展望
12.3 结语
参考文献
附录
附录A 温度不均匀分布的高强度Q460钢梁整体稳定系数
附录B 温度不均匀分布的高强度Q460钢梁临界温度
火灾会严重威胁人们的生命财产安全。在所有发生的火灾中,建筑火灾是常见的一种,建筑火灾除了危害人们的生命安全和造成巨额经济损失外,还会对建筑结构的安全产生很大的威胁。火灾的发生具有偶然性和严重性的特点,面对建筑火灾,人们需要掌握其发生的规律和特点,深入研究建筑结构的抗火设计原理,进行科学的抗火设计,从而提高建筑物的抗火性能。
目前国内已经有多个知名建筑采用高强钢结构,高强度钢具有较高的强度和良好的加工性能,在建筑结构中使用可节约钢材用量、减轻结构自重、提高结构抗震性能,因而高强钢在建筑结构中具有广阔的应用前景。建筑结构抗火设计的总体目标为限度地减少人员伤亡和财产损失,减轻对环境的污染和影响。高强度钢与普通钢类似,不耐火,高强度钢构件在火灾下容易破坏。研究人员对普通钢结构的抗火性能已经进行了大量的研究,我国已经编制了专门的建筑钢结构防火技术规范,但对高强钢结构的抗火性能研究还比较少,本书主要论述作者在高强度Q460钢结构抗火设计原理方面开展的一些工作和取得的研究成果。
本书作者从2002年开始进行结构抗火研究,先后师从董毓利教授和李国强教授进行研究生学习,此后硕士和博士阶段做了大量的结构抗火试验和结构抗火性能分析,主要研究了钢结构的梁柱连接节点的抗火性能,钢柱上防火涂料在地震作用下的破损机理及防火涂料破损对结构抗火性能的影响,博士论文入选2010年度上海市研究生优秀成果。从2008年开始进行高强度Q460钢结构的抗火性能研究,已经完成了高强度Q460钢高温下和高温后的力学性能试验及高温下蠕变性能,高强度Q460钢焊接H形和箱形截面高温后残余应力测试和钢构件的一系列抗火性能试验。本书主要介绍作者及其研究团队在李国强教授和戴国欣教授的指导和帮助下近7年的研究成果。
本书内容包括12章。第1章介绍高强度钢结构抗火研究的背景及国内外的研究进展。第2章论述高强度Q460钢高温下力学性能。第3章论述高强度Q460钢高温后力学性能。第4章论述高强度Q460钢高温下蠕变性能。第5章论述高强度Q460钢焊接H形和箱形截面高温下残余应力分布。第6、7章分别论述高强度Q460钢轴心受力柱、钢梁抗火性能分析结果以及强度和整体稳定抗火设计方法。第8章介绍高强度Q460约束钢柱的抗火性能试验和有限元分析。第9章介绍高温下高强度Q460钢柱的局部稳定性能试验和有限元分析,以及局部稳定设计方法。第10章介绍高温后高强度Q460钢柱的受力性能试验和有限元分析,以及高温后剩余承载力设计方法。第11章探讨高温蠕变对富强度Q460钢构件抗火性能的影响。
本书的研究工作得到了国家自然科学基金(项目编号:51008320)、*高等学校博士学科点科研基金(项目编号:20090191120032)、重庆市自然科学基金(项目编号:CSTC,2010BB4224)、中国博士后基金面上项目(项目编号:20110490811)、中国博士后基金科研特别资助(项目编号:2012T50765)、重庆市人力资源和社会保障局博士后科研项目特别资助(项目编号:渝xm201103007)、中央高校基金基本科研业务费项目(CDJZR 12200004和106112013CDJZR200006)等项目的资助,特此致谢!
本书大纲的制定和全书统稿由王卫永和李国强教授共同负责。作者的研究生对本书所论述内容做出了重要贡献:刘兵进行了高强度Q460钢的力学性能试验及轴心受力钢柱承载力分析(第2、6章),刘天姿进行了高强度Q460钢高温后力学性能试验和受火后钢柱承载力试验及分析(第3、10章),闫守海进行了高强度Q460钢高温下蠕变性能试验研究和有限元分析(第4、11章),秦世奇进行了高强度Q460钢焊接H形和箱形截面高温后残余应力分布测试试验(第5章),周一超进行了高强度Q460钢梁的抗火性能分析(第7章),葛勇进行了约束高强度Q460钢柱的抗火性能试验和有限元分析(第8章),杨兴才进行了高强度Q460钢短柱的局部稳定性能试验和有限元分析(第9章),何平召分析了考虑蠕变的约束高强度Q460钢梁的抗火性能(第11章)。重庆大学周绪红院士,戴国欣教授和刘界鹏教授对研究工作给予了无私的帮助和支持,在此谨向他们致以诚挚的谢意。
感谢同济大学土木工程防灾国家重点实验室、重庆睿安特科技集团有限公司、重庆大学结构工程实验室等单位在试验中提供的支持和帮助。感谢日本东京理科大学高等火灾安全科学与技术教育与研究中心(合作教授Prof. Yoshifumi Ohmiya),美国密歇根州立大学土木与环境工程系(合作教授Venkatesh Kodur)资助作者赴对方高校开展高强度Q460钢结构抗火性能合作研究。感谢国家留学基金委员会资助作者赴美国得克萨斯大学奥斯汀分校Ferguson结构试验室(合作教授Michael D. Engelhardt)进行高强钢抗火性能学术合作和交流。
高强度Q460钢结构抗火研究方面包含的内容广泛,其抗火设计原理的内容非常丰富。本书仅结合作者所熟悉的领域和取得的阶段性研究成果进行论述,内容远非全面和具体。开展本书有关研究工作的目的旨在期望能解决一些高强度Q460钢结构抗火设计原理方面的问题并能为有关领域研究工作的进一步深入开展提供参考。随着作者研究工作的不断深入,作者亦期望能对本书内容进一步进行充实和完善。
由于作者的水平和知识范围有限,书中不当之处在所难免,敬请读者批评指正。
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