鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設計原理（第二版）

眾所周知，火災會嚴重威脅人們的生命財產(chǎn)安全，同時也會產(chǎn)生不良的社會影響，并對環(huán)境造成污染。在可能 發(fā)生的火災中，建筑火災的發(fā)生最為頻繁?；馂闹詫ㄖY(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害，實際上是由建筑結(jié)構(gòu)的功能屬性決定的?；馂陌l(fā)生具有隨機性，面對火災，人類需掌握其災變機理，深入研究建筑結(jié)構(gòu)的抗火設計原理，進行科學的抗火設計，從而使建筑結(jié)構(gòu)具備要求的"抗火"性能。?

組合結(jié)構(gòu)(Composite Structures)是目前在建筑結(jié)構(gòu)中應用較廣泛且發(fā)展較快的一種結(jié)構(gòu)形式，是由兩種或兩種以上結(jié)構(gòu)材料組合而成的結(jié)構(gòu)。作者有幸在我國土木工程建設事業(yè)快速發(fā)展時期進行了一些組合結(jié)構(gòu)方面的研究工作。關(guān)于鋼管混凝土構(gòu)件方面的研究成果在《鋼管混凝土結(jié)構(gòu)》(科學出版社，2000年初版;2004年第一版;2007年第二版)中進行了論述;有關(guān)一些新型組合結(jié)構(gòu)構(gòu)件、組合結(jié)構(gòu)節(jié)點和平面框架、混合剪力墻結(jié)構(gòu)、混合結(jié)構(gòu)體系等方面的研究成果則在《現(xiàn)代組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)》(2009年，科學出版社)中進行了闡述。本書主要論述作者在鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設計原理方面取得的研究結(jié)果。?

建筑結(jié)構(gòu)抗火設計的總體目標可概括為最大限度地減少人員傷亡、降低財產(chǎn)的直接和間接損失、減輕對環(huán)境的污染和影響。以往，人們已在建筑結(jié)構(gòu)抗火設計原理方面取得了不少成果，積累了不少工程實踐經(jīng)驗，但對鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設計原理方面仍有不少問題需要繼續(xù)深入研究，有關(guān)設計規(guī)程也需要制訂、補充或完善。?

鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設計原理的研究包括其耐火性能、抗火設計方法和防火保護措施等方面，其中耐火性能研究是確定抗火設計方法的前提，而如何根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的特點，"因地制宜"地采用適當?shù)姆阑鸨Ｗo措施是最大限度地實現(xiàn)建筑投入經(jīng)濟性與結(jié)構(gòu)性能有效性統(tǒng)一的保證，是保證實現(xiàn)結(jié)構(gòu)抗火設計目標的基礎。?

掌握基本構(gòu)件的耐火性能是進行組合結(jié)構(gòu)體系抗火性能研究的基礎。本書第2章論述了型鋼混凝土構(gòu)件的耐火性能和抗火設計方法;第3章論述了中空夾層鋼管混凝土、不銹鋼管混凝土、FRP約束鋼管混凝土和鋼筋混凝土構(gòu)件的耐火性能;第4章中論述了火災后鋼管混凝土構(gòu)件修復加固方面的研究成果。?

實際建筑結(jié)構(gòu)多為超靜定結(jié)構(gòu)，因此火災作用下單個構(gòu)件的破壞并不等同于整個建筑結(jié)構(gòu)的破壞。例如，在局部火災下，即使某一構(gòu)件達到耐火極限，往往也不會因為單根構(gòu)件的失效而導致整體結(jié)構(gòu)破壞;但節(jié)點的破壞卻使得整體建筑可能從結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C構(gòu)，從而失去整體穩(wěn)定性而倒塌。在對火災下結(jié)構(gòu)體系的力學分析中，合理地模擬節(jié)點的工作機理往往是難點，也是關(guān)鍵點。本書第5章論述了型鋼混凝土柱?型鋼混凝土梁、鋼管混凝土柱?鋼筋混凝土梁連接節(jié)點的耐火性能;第6章論述了考慮升、降溫影響時鋼管混凝土柱?組合梁、型鋼混凝土柱?型鋼混凝土梁連接節(jié)點火災后的力學性能;第7章則介紹了火災后鋼管混凝土柱鋼梁連接節(jié)點的滯回性能。?

研究火災下單層、單跨框架的力學性能是進行多層、多跨框架以及空間框架結(jié)構(gòu)體系耐火性能和性能化抗火設計的基礎。本書第8章論述了鋼管混凝土柱?鋼筋混凝土梁平面框架結(jié)構(gòu)耐火性能的研究結(jié)果。?

本書第9章對鋼?混凝土組合結(jié)構(gòu)抗火設計原理研究的一些關(guān)鍵問題進行了探討和展望。

本書的研究工作先后得到國家杰出青年科學基金項目、國家自然科學基金重點項目、國家重大基礎研究計劃("973"計劃)項目、國家科技支撐計劃子課題、高等學校博士學科點專項科研基金課題、公安部應用創(chuàng)新計劃項目、清華大學"百名人才引進計劃"資助課題、清華大學自主科研計劃課題等的資助，特此致謝!?

本書第一作者的博士后和研究生們對本書所論述內(nèi)容做出了重要貢獻，如王衛(wèi)華、譚清華和鄭永乾進行了型鋼混凝土構(gòu)件耐火性能的研究(第2章);盧輝、廖飛宇、陶忠、楊有福、陳峰等進行了組合柱耐火性能的研究(第3章);陶忠、林曉康和陳峰進行了鋼管混凝土火災后性能的研究(第4章);鄭永乾、王衛(wèi)華和譚清華進行了組合框架梁?柱節(jié)點耐火性能的研究(第5章);霍靜思和江瑩等進行了火災后框架梁?柱節(jié)點力學性能的研究(第6章和第7章)，王衛(wèi)華和王廣勇進行了組合框架結(jié)構(gòu)耐火性能的研究(第8章和第9章)等。作者在此謹向他(她)們致以誠摯的謝意!?

作者感謝公安部天津消防科學研究所、國家固定滅火系統(tǒng)和耐火構(gòu)件質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，亞熱帶建筑科學國家重點實驗室，澳大利亞Monash大學土木工程系結(jié)構(gòu)實驗中心等單位為進行與本書內(nèi)容有關(guān)的火災試驗所給予的支持和幫助!?

組合結(jié)構(gòu)學科所包含的內(nèi)容廣泛，其抗火設計原理研究的內(nèi)容非常豐富。本書僅結(jié)合作者所熟悉的領域和取得的階段性研究結(jié)果進行論述，內(nèi)容遠非全面和系統(tǒng)。開展本書有關(guān)研究工作的目的:一則期望能解決一些具體的組合結(jié)構(gòu)抗火設計原理研究方面的問題;二則期望能為有關(guān)領域研究工作的進一步深入開展提供參考。隨著課題組研究工作的不斷深入，作者期望能對本書內(nèi)容進行充實和完善。?

由于作者學識水平所限，書中難免存在不妥之處，作者懷著感激的心情期待讀者給予批評指正!??

于清華園