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1 钢结构防火概述1

1.1 钢结构建筑1

细节一：钢结构建筑的优点1

细节二：高层钢结构建筑2

细节三：轻型钢结构和民用住宅钢结构3

细节四：空间网格结构3

细节五：张拉结构5

1.2 钢结构的连接形式5

细节一：焊接6

细节二：高强度螺栓连接6

细节三：梁-柱的连接7

细节四：支撑和桁架的连接7

细节五：钢结构的组成7

1.3 建筑火灾8

细节一：火灾发生的条件8

细节二：可燃物8

细节三：建筑室内火灾的类型10

细节四：一般室内火灾的发展11

细节五：火灾燃烧模型12

细节六：火灾轰燃条件13

细节七：轰燃后火灾释热率估计14

细节八：火灾严重性16

1.4 建筑物耐火等级17

细节一：民用建筑的耐火等级17

细节二：厂房建筑的耐火等级18

细节三：仓库建筑的耐火等级20

1.5 建筑结构构件耐火极限要求23

细节一：建筑结构构件耐火极限23

细节二：影响建筑结构构件耐火极限的其他主要因素23

细节三：建筑整体结构耐火极限25

1.6 提高钢结构抗火性能的主要方法25

细节一：水冷却法25

细节二：单面屏蔽法26

细节三：浇筑混凝土或砌筑耐火砖26

细节四：采用耐火轻质板材27

细节五：涂抹防火涂料27

2 火灾下钢结构构件的升温28

2.1 传热学基本原理28

细节一：导热28

细节二：热对流28

细节三：热辐射29

细节四：火灾环境与构件表面间的热量交换30

细节五：钢构件内部的热传导31

细节六：热空气与构件间的传热31

2.2 火灾下钢构件升温计算方法32

细节一：钢构件升温计算模型32

细节二：截面温度均匀分布钢构件升温计算34

细节三：截面温度非均匀分布的钢构件升温计算43

2.3 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45

细节一：概述45

细节二：火焰辐射对无保护钢构件升温的影响46

细节三：参数分析53

细节四：火焰辐射影响的限值55

细节五：结论60

3 高温下钢结构材料特性61

3.1 高温下结构钢的物理特性61

细节一：热膨胀系数61

细节二：热传导系数62

细节三：比热容62

细节四：密度62

3.2 高温下结构钢的力学性能63

细节一：应力-应变关系63

细节二：屈服强度65

细节三：弹性模量65

细节四：泊松比66

细节五：高温蠕变与松弛66

3.3 高温过火冷却后结构钢的力学性能68

细节一：表观特征及力学性能影响机理68

细节二：屈服强度与应力-应变关系69

细节三：弹性模量72

3.4 高温下新型结构钢的性能73

细节一：耐火钢73

细节二：不锈钢74

4 钢结构构件抗火设计计算76

4.1 结构抗火设计的一般原则与方法76

细节一：火灾下结构的极限状态76

细节二：结构抗火计算模型77

细节三：结构抗火设计要求78

细节四：结构抗火设计方法79

细节五：基于概率可靠度的极限状态设计法80

细节六：结构抗火设计的抗力取值81

细节七：结构抗火设计的荷载效应组合81

细节八：局部火灾下由外荷载产生的结构构件内力计算82

细节九：局部火灾下结构构件温度内力计算82

4.2 轴心受力钢构件的抗火设计计算83

细节一：高温下轴心受拉钢构件的承载力计算84

细节二：高温下轴心受压钢构件的受力性能86

细节三：高温下轴心受压钢构件的稳定系数88

细节四：高温下轴心受压构件的承载力计算89

4.3 受弯构件的抗火设计计算90

细节一：高温下受弯钢构件临界弯矩计算91

细节二：高温下受弯钢构件的整体稳定系数91

细节三：高温下受弯钢构件的承载力计算92

4.4 拉弯构件和压弯构件的抗火设计计算94

细节一：高温下拉弯或压弯钢构件的强度94

细节二：高温下压弯构件的稳定性94

细节三：拉弯构件和压弯构件的承载力计算96

4.5 钢框架梁柱的抗火设计计算98

细节一：高温钢框架梁的承载力计算98

细节二：高温钢框架柱的承载力计算99

4.6 耐火钢构件抗火设计计算100

细节一：耐火钢构件高温材性的基本要求100

细节二：轴心受压耐火钢构件抗火验算101

细节三：受弯耐火钢构件抗火验算102

细节四：压弯耐火钢构件抗火验算102

细节五：耐火钢框架梁抗火验算103

细节六：耐火钢框架柱抗火验算103

4.7 组合构件抗火设计计算103

细节一：带压型钢板的组合楼板103

细节二：组合梁107

细节三：轴压构件的屈曲承载力108

细节四：型钢混凝土组合柱109

细节五：钢管混凝土柱112

4.8 钢结构抗火设计计算实例115

细节一：钢结构抗火设计计算实例一115

细节二：钢结构抗火设计计算实例二116

5 钢结构防火涂料保护措施120

5.1 钢结构防火涂料基础知识120

细节一：钢结构防火涂料类型120

细节二：钢结构防火涂料的防火机理121

细节三：钢结构防火涂料的组成122

5.2 钢结构防火涂料的技术指标126

细节一：一般要求126

细节二：钢结构防火涂料的物理化学指标127

5.3 钢结构防火涂料的生产、施工、验收及选用129

细节一：钢结构防火涂料的生产工艺129

细节二：钢结构防火涂料的施工要点130

细节三：钢结构防火涂料的施工验收132

细节四：钢结构防火涂料的选用原则133

5.4 钢结构防火涂料涂刷构造134

细节一：超薄型钢结构防火涂料涂刷构造134

细节二：薄型钢结构防火涂料涂刷构造135

细节三：厚型钢结构防火涂料涂刷构造136

5.5 钢结构防火涂料的发展方向140

细节一：厚型钢结构防火涂料140

细节二：超薄型钢结构防火涂料140

细节三：住宅钢结构防火涂料140

6 钢结构防火板材保护措施144

6.1 钢结构防火板材144

细节一：防火板分类144

细节二：防火板材应符合的要求144

细节三：防火厚板包覆的构造要求145

细节四：防火薄板包覆的构造要求145

细节五：板材辅助安装件及连接方式说明146

细节六：防火板材安装流线图148

细节七：板材包覆工程的注意事项148

6.2 钢结构单层包覆构造149

细节一：独立工字形钢柱单层包覆构造149

细节二：靠墙工字形钢柱单层包覆构造150

细节三：工字形钢柱角钢龙骨固定单层构造151

细节四：工字形钢柱单层圆形包覆构造152

细节五：工字形钢柱与混凝土连接部分防火构造154

细节六：独立方钢管柱单层包覆构造155

细节七：靠墙方钢管柱单层包覆构造156

细节八：方钢管柱单层圆形包覆构造157

细节九：方、圆管钢柱单层紧贴包覆构造158

细节十：独立圆钢管柱单层包覆构造159

细节十一：靠墙圆钢管柱单层包覆构造160

细节十二：圆钢管柱单层方形包覆构造161

细节十三：工字形钢梁单层包覆构造163

细节十四：靠墙工字形钢梁单层包覆构造164

细节十五：工字形钢梁角钢龙骨固定单层构造165

细节十六：方钢管梁单层包覆构造166

细节十七：靠墙方钢管梁单层包覆构造168

细节十八：工字形钢构件矩形钢管龙骨固定构造169

6.3 钢结构双层包覆构造171

细节一：独立工字形钢柱双层包覆构造171

细节二：靠墙工字形钢柱双层包覆构造172

细节三：工字形钢柱双层包覆构造175

细节四：独立方钢管柱双层包覆构造176

细节五：靠墙方钢管柱双层包覆构造178

细节六：方钢管柱双层包覆构造181

细节七：独立圆钢管柱双层包覆构造182

细节八：靠墙圆钢管柱双层包覆构造184

细节九：工字形钢梁双层包覆构造186

细节十：方钢管梁双层包覆构造188

6.4 钢构件节点防火构造189

细节一：工字形钢梁一钢柱节点防火包覆构造189

细节二：工字形钢主梁-次梁节点防火包覆构造192

细节三：工字形钢柱脚防火包覆构造193

6.5 钢支撑防火构造194

细节一：槽形钢支撑防火包覆构造194

细节二：角钢支撑防火包覆构造196

细节三：钢-混凝土组合楼板防火包覆构造197

细节四：钢-混凝土组合楼板防火吊顶构造198

6.6 防火板材的施工199

细节一：薄板用作隔墙和吊顶的罩面板199

细节二：薄板用作钢结构上厚质防火涂料的护面板200

细节三：厚板用作钢构件的防火材料200

细节四：厚板用于钢结构保护施工方法200

细节五：各种防火板表面的装修201

7 钢结构防火实例202

7.1 无防火保护措施钢结构火灾案例202

7.2 美国纽约世贸中心双塔202

7.3 英国千禧穹顶206

7.4 北京金宸公寓207

附录1 常用消防基本术语208

附录2 ISO834标准升温条件下有保护层钢构件的升温217

参考文献224