内容简介
本书介绍了作者所在课题组对我国主要建筑用钢材开展的高温力学性能实验，总结分析了国产钢结构用Q345（16Mn）钢在恒温加载和恒载升温两种不同热-力路径实验条件下的高温力学性能，并根据以上实验所得高温力学性能，以分段叠加法为基本思想，构建了一种与钢结构受火实际热-力路径相符的框架中柱温度应力计算模型，用于分析计算火灾中框架中柱的温度应力。最后，介绍了研究团队基于以上研究成果，编制的钢框架中柱抗火性能分析系统。希望能对我国钢结构耐火稳定性评估工作有一定的推动作用。
本书可供从事钢结构耐火稳定性评估相关工作的人员参考使用，也可用于有关专业老师、学生交流参考。
目录
第一章 绪论 001
第一节 钢结构应用现状 003
第二节 火灾对钢结构建筑的危害及耐火设计现状 005
一、钢结构建筑存在的关键问题 005
二、钢结构耐火设计方法解析 007
第三节 国内外研究现状 010
一、国外研究现状 010
二、国内研究状况 017
第二章 钢结构用钢高温力学性能实验方案设计 019
第一节 钢结构材料高温力学实验设备 021
一、钢结构材料高温力学实验有关要求 021
二、钢材高温力学实验设备的设计与定制 025
第二节 实验方案与实验过程 029
一、实验方案 029
二、实验材料选型 030
三、实验方案设计 031
四、实验过程 034
第三章 国产Q345 钢材实验及结果分析 037
第一节 材料高温力学实验规模及常温力学基准参数 039
第二节 结构用钢（Q345）恒温加载实验结果及材料模型 040
一、恒温加载实验结果及数据处理 040
二、恒温加载材料模型的构建 055
第三节 结构用钢（Q345）恒载升温实验结果及材料模型 068
一、恒载升温实验结果及数据处理 068
二、恒载升温材料模型的构建 109
第四章 钢框架中柱温度应力计算 117
第一节 温度应力及其研究现状 119
一、温度应力的产生及其重要性 119
二、温度应力的研究现状 121
第二节 轴心受压约束钢柱温度应力实验 133
一、实验设备 134
二、试件 135
三、实验方案 135
四、实验过程 138
五、实验结果 138
第三节 ANSYS 仿真计算 147
一、ANSYS软件介绍 147
二、结构钢的材料性能设定 149
三、计算模型 152
四、加载和求解 152
五、ANSYS计算结果及分析 154
六、APDL命令流 157
第四节 分段叠加法数值计算 165
一、计算模型基本思想 165
二、计算模型 167
三、计算结果与分析 171
四、数值计算结果与实验结果对比分析 179
第五节 钢框架中柱温度应力计算模型 185
一、基本假定 185
二、计算模型 186
第五章 钢框架中柱抗火性能分析系统 195
第一节 系统简要介绍与安装卸载 197
一、系统简要介绍 197
二、系统的安装与卸载 198
第二节 系统主要模块及基本操作 203
一、进入系统 203
二、系统主界面与功能模块 204
三、系统分析计算 207
第三节 系统输入参数与输出文件说明 240
一、“室内火灾”计算模块输入参数说明 240
二、“框架定义”模块输入参数说明 243
三、“构件温度”模块输入参数说明 245
四、“抗火分析”模块输入参数说明 245
五、输出文件说明 245
参考文献 247
前言/序言
由于钢材良好的性能，钢结构建筑得到了广泛的应用。然而，钢结构的缺点是耐热但不耐火。当钢结构建筑没有采取有效防火保护的时候，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏，而使得建筑坍塌造成较大人员伤亡或财产损失。因此，开展钢结构建筑耐火性能研究具有重要现实意义。
钢结构建筑耐火稳定性研究的难点和关键问题就在于结构构件在不均匀温度作用下的温度应力计算。钢结构构件在不均匀温度作用下将产生不均匀膨胀，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，会在其截面上产生温度应力。温度应力是钢结构建筑在火灾中受到的最重要的作用效应之一，其准确的评估或计算，对结构在火灾中的安全设计与评估意义重大。
目前对于实际火灾条件下考虑钢框架整体结构的构件温度应力研究还很缺乏。在温度应力的计算方面所采用的材料模型大多以恒温加载为基础，与实际构件受火过程所呈现出的热-力路径有本质区别，必然导致分析计算结果与实际结果有较大的偏差。本书基于大量钢材高温力学性能实验，联合应用恒载升温条件下的材料模型和恒温加载条件下的材料模型，以分段叠加法为基本思想，构建了一种与钢结构受火实际热-力路径相符的框架中柱温度应力计算模型，同时在钢柱耐火稳定性判据的基础之上，基于以上研究成果，介绍了作者编制的钢框架中柱抗火性能分析系统。
全书共分为五章，其中第一章至第三章由中国人民警察大学李焕群撰写，第四章和第五章由中国人民警察大学史可贞撰写，全书由史可贞统稿。本书的出版得到了河北省省级科技计划项目(项目编号：21375406D)、公安部科研项目(项目编号：20049462101)的支持。
本书撰写过程中还得到了课题组屈立军教授(原中国人民武装警察部队学院)的大力支持，在此表示衷心的感谢!
由于水平有限，书中难免有不当之处，衷心希望广大读者批评指正。
作者
2025年2月
