鋼-混凝土組合結構抗火設計原理

火災是指可燃物發生燃燒並失去控制，在其蔓延發展過程中可給人類生命和財產造成危害和損失、並對環境造成污染的一種災害性現象。現代建築物的高層化、大規模化及用途複合化使得建築火災發生的因素隨之增加，建築火災規模和危害也有日趨擴大的趨勢。

作為常用的建築材料，火災下鋼材和混凝土受到高溫的影響，其材料性能會發生劣化，從而造成整體結構的工作性能退化。火災即使不引起建築的整體倒塌，也可能造成結構的破壞。

眾所周知，組合結構（Composite Structures）是由兩種或兩種以上結構材料組合而成的結構。

組合結構構件工作的實質在於其組成材料之間的「組合作用」，即

在施工階段：通過材料之間的合理組合，實現方便施工、簡化施工程序和提高工業化建造程度的目的；

在使用階段：通過「組合作用」，充分發揮材料各自的優點，達到取長補短、協同互補和共同工作的效果。

鋼-混凝土組合結構的特點使其能較好地適應現代工程結構的施工和使用要求，因而正在多、高層和超高層建築中得到廣泛應用。建築結構抗火設計的目標總體上可概括為最大限度地減少人員（包括消防隊員）傷亡、降低財產的直接和間接損失、減輕對環境的污染和影響。

科學地進行鋼- 混凝土組合結構火安全設計的重要前提是掌握其抗火設計原理，具體包括組合結構的耐火性能研究、抗火設計方法、防火保護措施及其火災後的評估、修復和加固方法。

耐火性能研究

耐火性能研究指對組合結構在火災下的工作機理研究。火災下組合結構構件組成材料之間的相互作用是研究的關鍵。這種組合作用或相互作用不僅使組合結構具有良好的耐火性能，同時也導致其工作機理研究相對複雜。深入研究組合結構構件的耐火性能是進行組合結構體系性能化抗火設計的前提。

抗火設計方法

基於鋼-混凝土組合結構耐火性能研究，確定其抗火設計方法，具體包括組合結構體系抗火概念設計，以及組合結構構件耐火極限確定方法等。

防火保護措施

根據建築物抗火設計的目標，基於抗火設計方法可確定鋼- 混凝土組合結構構件、體系的各組成部件和構件的具體防火保護措施。

組合結構耐火性能研究是確定其抗火設計方法的前提，如何根據工程結構的特點，「因地制宜」地採用適當的防火保護措施是實現結構防火費用投入的經濟性與結構抗火性能有效性統一的保證，是實現結構抗火設計目標的前提，三者之間的關係是循序漸進的，如圖1 所示。

圖1 流程示意圖

火災後結構的評估和修復

深入認識和掌握受火後組合結構的力學性能是進行該類結構火災後性能評估、制訂修復加固方法和措施的前提。火災後修復成本的分析計算往往也是結構性能化抗火設計時需要考慮的問題。

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第二版前言

第一版前言

主要符號表

第1章 緒言

第2章 高溫下（後）組合構件中鋼-混凝土界面的粘結性能

第3章 型鋼混凝土構件的耐火性能

第4章 全過程火災作用下型鋼混凝土構件的性能

第5章 新型鋼管混凝土柱的耐火性能

第6章 火災後鋼管混凝土柱的修復加固方法

第7章 鋼管混凝土格構式柱的耐火性能

第8章 全過程火災作用下鋼管混凝土疊合柱的力學性能

第9章 型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁連接節點的耐火性能

第10章 全過程火災作用下型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁連接節點的性能

第11章 鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁連接節點的耐火性能

第12章 全過程火災作用下鋼管混凝土柱．組合梁連接節點的力學性能

第13章 火災後鋼管混凝土柱-鋼樑連接節點的滯回性能

第14章 全過程火災作用下鋼管混凝土疊合柱-鋼筋混凝土梁連接節點的力學性能

第15章 鋼管混凝土柱-鋼筋（型鋼）混凝土梁平面框架的耐火性能

第16章 全過程火災作用下型鋼混凝土柱-鋼筋（型鋼）混凝土梁平面框架的力學性能

本文摘編自韓林海、宋天詣、周　侃著《鋼-混凝土組合結構抗火設計原理（第二版）》第一章，內容有刪減。

鋼-混凝土組合結構抗火設計原理（第二版）

責任編輯：童安齊

本書論述了第一作者領導的課題組在鋼-混凝土組合結構抗火設計原理方面開展的研究工作和取得的研究成果，具體內容包括：高溫下和高溫作用後組合結構構件中的鋼-混凝土界面的粘結性能；組合結構構件，如型鋼混凝土、中空夾層鋼管混凝土、不鏽鋼管混凝土和FRP（Fiber Reinforced Polymer）約束鋼管混凝土等的耐火性能；全過程火災作用下型鋼混凝土構件和鋼管混凝土疊合柱等的力學性能；火災作用後鋼管混凝土構件的力學性能、評估和修復方法；全過程火災作用下組合框架梁-柱連接節點，如型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁連接節點、鋼管混凝土柱-組合梁連接節點、鋼管混凝土疊合柱-鋼筋混凝土梁連接節點等的力學性能；鋼管混凝土柱-鋼樑連接節點的耐火性能和火災作用後的滯回性能；鋼-混凝土組合框架結構，如鋼管混凝土柱-鋼筋混凝土梁平面框架、鋼管混凝土柱-型鋼混凝土梁平面框架結構等的耐火性能；全過程火災作用下型鋼混凝土柱-鋼筋混凝土梁平面框架、型鋼混凝土柱-型鋼混凝土梁平面框架等的力學性能。

（本期編輯：安 靜）

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