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绪论1

0．1 结构工程中的温度问题1

0．2 结构火灾的严重性和对策2

0．3 混凝土结构高温性能的特点3

第一篇 材料的高温力学性能7

第一章 混凝土的高温强度7

1．1 试验方法和设备7

1．1．1 总体试验方案7

1．1．2 材性试验炉的设计和制作9

1．2 高温抗压强度10

1．2．1 高温宏观现象10

1．2．2 高温时的立方体抗压强度12

1．2．3 降温后的抗压强度15

1．3 高温抗拉强度16

小结17

第二章 混凝土的高温变形18

2．1 自由升降温变形18

2．1．1 一次升温变形和线膨胀系数18

2．1．2 升降温循环的变形19

2．2 高温受压变形和应力-应变曲线21

2．2．1 高温受压变形的特点21

2．2．2 高温时的棱柱体抗压强度和峰值应变22

2．2．3 应力-应变全曲线方程23

2．2．4 初始弹性模量和峰值割线模量24

2．3．1 包络线和共同点、稳定点的轨迹线25

2．3 重复荷载作用下的应力-应变曲线25

2．3．2 卸载和再加载曲线方程27

2．4 短期高温徐变28

2．4．1 恒温-等应力作用下的高温徐变28

2．4．2 变温度-应力状况下的高温徐变30

小结32

第三章 温度-应力途径和混凝土的耦合本构关系33

3．1 温度-应力途径和变形分量33

3．1．1 温度-应力途径及其分解33

3．1．2 高温变形的组成分量34

3．1．3 试验方法和试件平均温度34

3．2．1 高温抗压强度的上下限36

3．2 不同温度-应力途径下的混凝土抗压强度36

3．2．2 不同温度-应力途径的影响37

3．3 应力作用下的温度变形和瞬态热应变39

3．3．1 应力作用下的温度变形39

3．3．2 瞬态热应变40

3．4 温度-应力耦合本构关系42

3．4．1 不同温度-应力途径下的变形比较42

3．4．2 耦合本构关系的基本计算式43

3．4．3 变形增量计算规则44

3．4．4 算例和试验验证45

小结49

4．1 试验方法和设备50

4．1．1 试验方案50

第四章 钢筋的高温力学性能和本构关系50

4．1．2 试验内容和数据处理52

4．2 高温抗拉强度53

4．2．1 高温特征和极限抗拉强度53

4．2．2 高温屈服强度54

4．2．3 温度-应力途径的影响56

4．3 高温受拉变形和应力-应变曲线57

4．3．1 高温受拉变形的特点57

4．3．2 应力-应变曲线方程59

4．3．3 弹性模量61

4．4．1 自由膨胀变形62

4．4 应力作用下的温度变形62

4．4．2 恒定应力下的温度变形63

4．4．3 短期高温徐变64

小结65

第二篇 构件的截面温度场69

第五章 火灾升温曲线和热传导方程69

5．1 火灾和温度-时间曲线69

5．1．1 火灾温度变化的特点69

5．1．2 火灾温度的影响因素70

5．1．3 标准的火灾温度-时间曲线71

5．2 材料的热工性能73

5．2．1 混凝土的热工参数73

5．2．2 钢(筋)的热工参数76

5．3．1 热传导基本方程77

5．3 热传导方程77

5．3．2 定解条件和求解方法80

小结81

第六章 温度场的理论分析82

6．1 差分分析法82

6．1．1 离散化方法和差分格式82

6．1．2 稳态热传导问题83

6．1．3 瞬态热传导问题84

6．1．4 算例86

6．2 有限元-差分混合分析法88

6．2．1 单元热传导方程88

6．2．2 总体合成方程和边界条件90

6．2．4 瞬态热传导方程的差分格式94

6．2．3 稳态热传导方程及其计算94

6．2．5 数值解的稳定性96

6．3 计算程序及其验证97

6．3．1 计算程序的编制97

6．3．2 算例和验证98

6．3．3 试验验证101

6．3．4 截面温度场的一般规律103

小结104

第七章 温度场的计算图表105

7．1 基本假设和应用条件105

7．2 板——单面受火106

7．2．1 计算表格106

7．2．2 温度分布曲线108

7．3．1 计算表格109

7．3 梁、柱——三面受火109

7．3．2 等温曲线图113

7．4 方柱——四面受火119

7．4．1 计算表格119

7．4．2 等温曲线图120

7．5 方柱——相邻两面受火122

7．5．1 计算表格122

7．5．2 等温曲线图124

小结127

8．1．1 总体试验方案131

8．1 构件高温试验的方法和设备131

第八章 受弯构件的高温性能131

第三篇 构件和结构的高温性能131

8．1．2 构件试验炉的设计和制作133

8．2 高温时的受力性能134

8．2．1 试验方法和试件134

8．2．2 拉区高温梁135

8．2．3 压区高温梁137

8．3 不同温度-荷载工况下的受力性能138

8．3．1 恒载升温途径139

8．3．2 钢筋保护层厚度的影响140

8．3．3 升降温循环后142

小结144

9．1 三面高温的轴心受压柱145

9．1．1 试验方法和内容145

第九章 受压构件的高温性能145

9．1．2 高温时的受力性能146

9．1．3 恒载升温途径下的受力性能149

9．2 三面高温的偏心受压柱150

9．2．1 试验方法和内容150

9．2．2 高温时的变形151

9．2．3 极限承载力和极强偏心距153

9．3 不同温度工况的三面高温偏压柱156

9．3．1 恒载升温途径下的性能156

9．3．2 高温持续和降温后的性能158

9．4 两面高温的偏心受压柱160

9．4．1 试验方法和内容160

9．4．2 温度分布和变形162

9．4．3 极限承载力165

小结167

第十章 超静定结构的高温性能169

10．1 研究内容和试验方法169

10．1．1 试件的设计和试验内容169

10．1．2 试验方法和量测技术171

10．2 连续梁的高温性能174

10．2．1 变形和破坏的宏观过程174

10．2．2 极限高温承载力176

10．2．3 内力重分布过程177

10．3 框架的高温性能180

10．3．1 变形和破坏的宏观过程180

10．3．2 极限高温承载力183

10．3．3 内力重分布过程184

小结187

第四篇 理论分析和实用计算方法191

第十一章 非匀质截面的一般力学特性191

11．1 工程中的非匀质截面构件191

11．2 截面的力学特征点192

11．3 线弹性材料的解析解195

11．3．1 两种材料组成的矩形截面构件195

11．3．2 材性沿截面高度连续变化的构件198

小结201

12．1 基本假设和材料本构关系202

12．1．1 基本假设202

第十二章 结构受力全过程的有限元分析202

12．1．2 混凝土的热-力本构模型203

12．1．3 钢筋的热-力本构模型205

12．2 截面本构关系的增量格式206

12．2．1 力、变形、温度和时间的增量有限元格式206

12．2．2 增量有限元格式的求解209

12．2．3 有温度增量时，应力和应变值及其增量的确定213

12．3 结构的有限元分析216

12．3．1 梁单元等效刚度矩阵216

12．3．2 结点位移向量的求解219

12．3．3 计算步骤219

12．4 理论计算与试验结果的比较220

小结222

13．1 基本假设和等效截面的确定224

第十三章 构件和结构高温极限承载力的实用计算法224

13．2 周边高温的轴心受压构件226

13．3 受弯构件227

13．3．1 单面高温板227

13．3．2 三面高温梁228

13．4 偏心受压构件231

13．4．1 极限轴力-弯矩包络图的确定231

13．4．2 截面极限承载力计算232

13．5 超静定结构236

13．5．1 塑性极限分析的一般原理236

13．5．2 高温塑性铰的特点236

13．5．3 塑性极限分析的方法和步骤238

13．5．4 算例和验证240

小结243

第十四章 结构的抗火分析和损伤等级评定244

14．1 工程中的结构抗火分析问题244

14．2 构件火灾损伤等级的评定246

14．2．1 建筑物火灾的典型案例246

14．2．2 火灾损伤等级的评定标准247

14．3 抗火分析和损伤等级评定的实例248

14．3．1 结构方案简况248

14．3．2 构件的截面温度场分析249

14．3．3 板的抗火承载力分析251

14．3．4 柱的抗火承载力分析252

14．3．5 结构的抗火损伤评定253

小结255

参考文献256