工程结构抗火试验室-同济大学土木工程防灾国家重点实验室

团队名称：同济大学重大土木工程建设与防灾创新团队主要成员：吕西林，葛耀君，朱合华，李杰，李永盛，李国强，顾祥林，陈以一，李建中，黄宏伟，黄茂松，范立础，项海帆，沈祖炎，孙钧支持单位：同济大学推荐单位：教育部团队简介：1907年同济大学成立，1914年创办了土木工程学科，至今已有近百年的历史。

新中国成立后，经历1952年全国高校院系调整，同济大学土木工程学科初显优势；上世纪60年代到80年代，在李国豪教授、俞调梅教授和王达时教授的带领下，创立了土木工程学科的国内领先和国际知名地位；改革开放后，在范立础教授、项海帆教授、沈祖炎教授和孙钧教授的带领下，土木学科围绕国家的重大建设需求，面向国际学术前沿，不仅继续保持国内领先地位、并逐步走向国际著名行列，逐步形成了由4名两院院士指导、多名长江学者特聘教授和杰出青年基金获得者为核心的重大土木工程建设与防灾团队。

1、团队建设及发展情况1988年，同济大学获准建设我国土木工程领域中唯一的国家重点实验室——土木工程防灾国家重点实验室，开始了重大土木工程建设与防灾创新团队的组建工作，历时近10年，到1997年同济大学正式成立土木工程学院，开始攻关国家自然科学基金重大项目“大型复杂结构的关键科学问题及设计理论研究”，紧密开展团队协作研究，1998年，该创新团队正式成立。

团队学术带头人有范立础、项海帆和沈祖炎3名院士，主要成员由孙钧院士等12名教授组成，其中包括973计划项目首席科学家2名、长江学者特聘教授3名和国家杰出青年基金获得者4名。

四位院士心心相印、分工协作，将团队全体成员紧紧团结和凝聚在一起，引领团队瞄准国家重大需求和国际前沿开展研究工作。

在团队成立后的15年中，2004年主要成员李杰领衔获得国家自然科学基金创新研究群体——土木工程防灾创新群体（土木工程学科第一个），2011年朱合华教授领衔获得教育部创新团队——城市地下空间与工程团队。

2、研究方向创新团队依托同济大学国家重点学科——土木工程，面向国家重大工程建设的战略需求和土木工程防灾学科发展的国际前沿，形成了长大桥梁结构、重大建筑工程和复杂隧道及地下空间的建设与防灾三个主要研究方向。

一、土建老八校风采依旧中国王牌土木院校——“土建老八校”名单：第一名、清华大学；第二名、同济大学；第三名、东南大学；第四名、天津大学第五名、重庆大学；第六名、哈尔滨工业大学；第七名、西安建筑科技大学；第八名、华南理工大学"老八校"培养了大量的土建类优秀人才，其土木工程专业排名均在全国院校前列，专业实力毋庸质疑，在中国土木界的地位无人能撼，对于很多用人单位来说，"老八校"的出身是一块就业的敲门砖。

中国土木工程第一名：清华大学——低调做学术，始终占据科研实践最高峰清华大学土木工程专业涵盖土木水利学院（土木工程系、建设管理系、水利工程系）、建筑学院（原土木工程系建工专业）、环境科学与工程系。

招收土木工程专业的硕士研究生，各院系根据自身学科特点在土木工程一级学科下设置了不同的专业方向，比如土木工程系的土木工程信息技术、土木工程材料，环境科学与工程系的给水处理理论与技术、废水处理理论与技术、城市垃圾处理处置工程等，都是比较有国内排名第一的特色的学科。

土木工程系拥有工程结构、建筑材料、工程测量等设备先进的实验室。

结构工程与振动教育部重点实验室的主要部分也设在土木工程系，它是全国高校中规模最大的工程结构实验室之一。

结构工程学科早在1988年即被评为国家重点学科，为全国最早，结构工程也在随后的历次评估中名列榜首，傲视群雄。

清华土木系的门槛比较高，这里集中了大批土木界的优秀人才。

清华土木各专业的分数线不一样，考生可以根据自己的实力和兴趣爱好选择适当的专业。

如果报考的是热门专业（如钢结构、混凝土、结构理论、有限元仿真等），或者报考了热门导师（如袁驷、聂建国、辛克贵、郭彦林、韩林海等），考研分数必须名列前茅才有录取的希望。

如果被第一专业拒绝，再想调剂到其他专业往往比较困难。

如果是跨专业考研，工程力学系、水利系的考生比较有优势，因为这些专业的专业基础课程差别不大。

作为中国最好的工科院校，"清华制造"无疑是就业的第一保障，清华的理工科毕业生在各个行业都受到追捧。

全国土木工程专业排名同济大学1952年院系调整后，同济大学成为国内土木建筑领域最大、专业最全的工科大学。

清华大学哈尔滨工业大学浙江大学大连理工大学东南大学河海大学西南交通大学湖南大学天津大学中南大学北京交通大学(原北方交通大学)重庆大学西安建筑科技大学华南理工大学华中科技大学武汉理工大学冶金部建筑研究总院福州大学广州大学东北大学广西大学哈尔滨工程大学河北工程大学(原河北建筑科技学院)贵州工业大学另外一说全国共有188所大学开设土木工程专业，92所大学招收土木工程研究生，70所大学有结构工程硕士以上学位授予权，51所大学有岩土工程硕士以上学位授予权，30所大学有防灾减灾与防护工程硕士以上学位授予权，23所大学有桥梁与隧道工程硕士以上学位授予权。

清华大学有结构工程、防灾减灾与防护工程、材料学博士点，并有土木工程一级学科博士学位授予权，结构工程（联合防灾减灾与防护工程）是国家重点学科。

中国工程院院士2人，教授23人，副教授24人，讲师8人，目前在校本科生300多名，研究生200多名。

同济大学中国科学院院士和中国工程院院士5人、博士生导师55人、硕士生导师105人、正高级职称98人、副高级职称135人。

设有10个硕士点、7个博士点，设有土木工程博士后流动站。

桥梁工程学科为上海市“重中之重”重点学科，结构工程、岩土工程学科为上海市重点学科；桥梁与隧道工程、结构工程、岩土工程三个二级学科为全国重点学科。

浙江大学岩土工程学科为国家重点学科；结构工程学科为浙江省重点学科；土木工程博士后流动站；土木工程一级学科博士点（涵盖结构工程，岩土工程，市政工程，桥梁与隧道工程，防灾减灾与防护工程，供热、供燃气、通风及空调工程等6个二级学科博士点)哈尔滨工业大学结构工程、防灾减灾工程与防护工程硕士点学科，结构工程、防灾减灾工程与防护工程和岩土工程博士点学科；土木工程一级学科博士后流动站；结构工程学科设有“长江学者奖励计划”特聘教授岗位。

中国工程院院士、同济大学教授、国家级专家、博士生导师沈祖炎(主要成就是在土建领域中的钢结构方面)个人履历男，1934年6月生，同济大学土木工程学院建筑工程系教授、国家级专家、博士生导师，长期从事结构理论和工程结构的科研与教学工作，在高层建筑钢结构、大跨度空间结构、结构稳定理论等方面作出了重大的、创造性的成就，在国际钢结构工程界享有很高的声誉。

研究成果被我国多本国家规范所采用，为我国自己的钢结构设计提供了理论基础，为填补我国在高层钢结构工程领域的空白作出了显著的贡献。

其专长是结构非线性稳定理论问题和高层钢结构抗震。

研究成果获国家科技进步二等奖1项，三等奖2项，国家教委、建设部、冶金部科技进步奖一、二、三等奖11项，上海市科技进步奖一、二、三等奖9项，上海市重点工程项目一等奖2项。

近年来发表论文200余篇，出版著作12部。

多部著作获国家级、省部级优秀教材奖一、二等奖。

1987年被授予上海市普通高校先进教育工作者称号，1988年获国家全部颁发的中青年有突出贡献专家证书；1990年获全国高校先进科技工作者称号；1992年获上海市科技精英提名奖；1995年获上海市高校优秀导师；2000年获全国模范教师称号。

2005年当选中国工程院院士。

沈祖炎教授，1934年6月生于浙江杭州。

1951年从上海市南洋模范中学毕业。

1955年同济大学结构工程系工业与民用建筑结构专业本科毕业，1966年同济大学博士学位层次研究生毕业。

曾任同济大学助教、讲师、副教授、副校长、研究生院院长、上海防灾救灾研究所所长、国家土木工程防灾重点实验室主任、全国高校土木工程专业指导委员会主任及评估委员会主任、美国结构稳定研究委员会委员、国际桥梁与结构协会钢木结构委员会委员等。

现为同济大学土木工程学院的资深教授，博士生导师，国家级专家，并被授予国家级中青年有突出贡献专家称号。

中国工程建设标准化协会薄壁型钢轻钢委员会副主任委员、中国工程建设标准化协会钢结构委员会常务委员、中国钢结构协会结构稳定与疲劳协会副理事长、上海金属结构行业协会副会长等。

土木工程材料第二版课后习题答案土木工程材料的基本性第一章（1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、搞冻性及导热性是下降、上生还是不变？（2）材料的密度、近似密度、表观密度、零积密度有何差别？答：（3）材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？答：P指材料体积内，孔隙体积所占的百分比：P′指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比：了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。

（4）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料；材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。

例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。

例如：钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。

（5）普通粘土砖进行搞压实验，浸水饱和后的破坏荷载为183KN，干燥状态的破坏荷载为207KN（受压面积为115mmX120mm），问此砖是否宜用于建筑物中常与水接触的部位？答：（6）塑性材料和塑性材料在外国作用下，其变形性能有何改变？答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。

（7）材料的耐久性应包括哪些内容？答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。

（8）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。

第1章天然石材（1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。

答：可分为三大类：1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。

结构工程实验室主要研究人员简介李丽娟，女，博士，教授，广东省土木工程技术研究中心主任，土木工程实验教学示范中心主任，中国土木工程学会空间结构委员会委员，中国钢结构学会疲劳与稳定分会理事。

“空间结构”、“广东工业大学学报”编委。

国际期刊“C o m p u t e r s a n d S t r u c t u r e s”、“I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o fS p a c e S t r u c t u r e”、“C o n s t r u c t i o n a n d B u i l d i n g M a t e r i a l s”、“M e c h a n i c s o f S t r u c t u r e s a n d M a c h i n e s”审稿人，广东工业大学土木与交通工程学院院长，结构工程学科带头人。

长期从事结构工程、工程力学及相关领域的教学与科研工作。

先后主持包括国家自然科学基金在内的厅级以上研究课题29项，参加研究课题多项，从事的工程技术服务主要有：工程材料性能检测、工程结构计算分析、钢结构设计咨询、结构性能检测和加固等。

曾以第一获奖人获省级自然科学奖1项、省级科技进步奖1项，获省级优秀教学成果奖1项，出版著作和教材3部，获软件著作版权1项。

在国内外学术刊物上发表研究论文136篇，在国内外学术会议上发表论文50篇，其中47篇被S C I和E I索引收录，7篇被I S T P收录，论文他引总213次,单篇论文最高引用25次。

郭永昌,男，博士，副教授，土木与交通工程学院实验中心主任，结构工程实验室主任，土木工程实验教学示范中心副主任。

于香港理工大学(T h e H o n g K o n g p o l y t e c h n i c U n i v e r s i t y)土木工程系进行合作研究。

近三年主持国家自然科学基金青年基金项目1项、广东省科技攻关项目1项、广东省高校优秀青年创新人才培育项目1项、校博士及青年基金各1项；作为主要参加人参加国家自然科学基金项目2项，广东省自然科学基金2项，主持横向项目5项。

有国家重点实验室的大学60所，其排行榜是：名次高校重点实验室名称重点实验室数量1、清华大学汽车安全与节能摩擦学煤的高效低污染燃烧技术电力系统及大型发电设备安全控制和仿真化工联合环境模拟与污染控制集成光电子学精密测试技术及仪器生物膜与膜生物工程微波与数字通信技术新型陶瓷与精细工艺智能技术与系统水沙科学与水利水电工程信息科学与技术国家实验室（筹）142、北京大学暴雨监测和预测蛋白质工程及植物基因工程分子动态及稳态结构环境模拟与污染控制区域光纤通信网络与新型光通信系统人工微结构和介观物理生物膜与膜生物工程视觉与听觉信息处理天然药物及仿生药物湍流与复杂系统研究文字信息处理技术稀土材料化学应用分子科学国家实验室（筹）133、浙江大学工业控制技术光学仪器硅材料化工联合计算机辅助设计与图形学流体传动及控制能源清洁利用与高效转换植物生理学与生物化学国家重点实验室？水稻生物学国家重点实验室？二次资源化工国家专业实验室？生物传感器技术国家专业实验室？电力电子技术国家专业实验室？工业心理学国家专业实验室？134、西安交通大学电力设备电气绝缘动力工程多相流金属材料强度机械制造系统工程国家重点实验室？精细功能电子材料与器件国家专业实验室？流体机械国家专业实验室？现代医学电子技术及仪器国家专业实验室？电子物理与器件国家专项实验室？85、南京大学固体微结构物理计算机软件新技术近代声学内生金属矿床成矿机制研究配位化学污染控制与资源化研究医药生物技术76、复旦大学三束材料改性专用集成电路与系统遗传工程应用表面物理医学神经生物学金融创新研究生开放实验室67、上海交通大学海洋工程金属基复合材料区域光纤通信网络与新型光通信系统振动冲击噪音医学基因组学国家重点实验室医学基因组学国家重点实验室 68、武汉大学测绘遥感信息工程软件工程生物医用高分子材料病毒学武汉光电国家实验室（筹）？外存储系统国家专业实验室 69、中山大学有害生物控制与资源利用国家重点实验室光电材料与技术国家重点实验室眼科学华南肿瘤生物学水生经济动物繁殖营养和病害控制国家专业实验室？植物基因工程国家专业实验室610、北京理工大学爆炸灾害预防和控制阻燃材料研究专业实验室？信号采集与处理专业实验室？汽车动力性及排放专业实验室？颜色科学与工程专业实验室？511、吉林大学超硬材料集成光电子学理论化学计算汽车动态模拟无机合成与制备化学512、哈尔滨工业大学现代焊接生产技术计算机接口技术与接口系统国家重点实验室？非线性光学信息处理国家重点实验室？？计算机网络与信息内容安全国家重点实验室？国家“863”计划智能机器人机构网点开放实验室？513、同济大学混凝土材料研究土木工程防灾污染控制与资源化研究深海地学城市规划与设计现代技术国家专业实验室？514、华中科技大学煤燃烧激光技术塑性成型模拟及模具技术数字制造与装备技术光电国家实验室（筹）5 15、四川大学高分子材料工程高速水力学机械结构强度与振动机械制造系统工程生物治疗516、西北工业大学凝固技术声学工程与检测技术国家专业实验室？动力学与强度国家专业实验室？热工程信息处理国家专业实验室？计算机辅助设计与制造国家专业实验室？517大连理工大学工业装备结构分析海岸和近海工程染料及表面活性剂精细加工合成三束材料改性418北京师范大学环境模拟与污染控制认知神经科学与学习遥感科学国家重点实验室 319中国农业大学农业生物技术植物生理学与生物化学动物营养学320天津大学化工联合精密测试技术及仪器内燃机燃烧学321东南大学毫米波移动与多点无线通信网生物电子学322湖南大学化学生物传感与计量学化学生物传感与计量学汽车车身先进设计制造323中国科技大学火灾科学信息安全微尺度物质国家实验室（筹）国家高性能计算中心(合肥) 324西安电子科技大学综合业务网理论及关键技术雷达信号处理国家重点实验室？天线与微波技术国家重点实验室 325南开大学吸附分离功能高分子材料元素有机化学226华东理工大学化工联合生物反应器227南京理工大学国防科工委、总装备部瞬态物理国家重点实验室？228华中农业大学作物遗传改良农业微生物学国家重点实验室？国家兽药残留基准专业实验室 229中南大学粉末冶金医学遗传学230厦门大学固体表面物理化学海洋环境科学231山东大学微生物技术晶体材料232北京航空航天大学软件开发环境133北京交通大学轨道交通控制与安全134北京化工大学化工资源有效利用135中国石油大学重质油加工136北京邮电大学程控交换技术与通信网137北京科技大学新金属材料138燕山大学亚稳材料制备技术与科学139山西大学量子光学与光量子器件140东北大学轧制技术及连轧自动化141华东师范大学河口海岸动力沉积和动力地貌综合142东华大学纤维材料改性143中国矿业大学煤炭资源与安全开采144河海大学水文水资源与水利工程科学145南京农业大学作物遗传与种质创新146武汉理工大学材料复合新技术147中国地质大学固体矿产资源148中国海洋大学国家海洋科学研究中心（筹）149广州中医药大学国家新药（中药）安全评价（GLP）研究重点实验室？1 50华南理工大学制浆造纸工程151重庆大学机械传动152西南交通大学牵引动力153电子科技大学电子薄膜与集成器件154西南石油大学油气藏地质及开发工程155成都理工大学油气藏地质及开发工程156西北大学大陆动力学157西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业158兰州大学应用有机化学159第二军医大学医学免疫学160第四军医大学肿瘤生物学161东北师范大学国家草地生态工程专业实验室 1。

中国高校桥梁与隧道工程简介同济大学桥梁与隧道工程系创建于院系调整后的1952年，是全国最早设置的两个桥梁与隧道工程专业之一。

1982年首批获准设立结构工程（含桥梁与隧道工程）的硕士点和博士点，1986年又批准设立博士后流动站，结构工程成为首批重点学科。

1987年桥梁工程系成立，1988年获准设立单独的桥梁与隧道工程硕士点。

1990年又获准设立博士点以及属于一级学科铁路、公路和水运的博士后流动站。

桥梁工程系现有中科院院士、中国工程技术院院士2人，正高级职称17人、副高级职称19人，6位博士导师和14位硕士导师。

目前，在读硕士研究生70多人、博士研究生30人。

1988年在同济大学建立土木工程防灾国家重点实验室，桥梁抗震和抗风是实验室的主要研究方向。

近年来承担了我国绝大部分大跨度桥梁的抗震和抗风研究以及风洞试验。

自1986年以来，共完成国家、省部级项目百余项，大多数为国际、国内先进水平。

获国家级、省部级科研成果奖十项。

在国际重要学术刊物、国内重要刊物及国内外学术杂志上共发表论文近500篇，被《SEI》、《EI》收录30余篇。

出版专著、教材三十余部。

研究成果在国内居领先地位，部分达到国际先进水平。

桥梁工程系由于其悠久的历史，以及在桥梁抗风与抗震、桥梁CAD研究领域的建树，已成为国内外公认的桥梁工程研究中心之一。

同济大学桥梁工程系的国际知名度及其学术地位愈来愈高。

在上海市政工程建设大变样和南浦、杨浦大桥、江阴长江大桥等世界级大桥的科学研究与设计中，桥梁工程系的教师及毕业生作出了杰出贡献。

名人多多不必列举西南交通大学桥梁与结构工程现有一个博士点(桥梁与隧道工程)和两个硕士点(桥梁与隧道工程、结构工程),其中桥梁与隧道工程为首批国家重点学科和首批博士点之一,并设有"长江学者奖励计划"特聘教授岗位。

整个学科队伍现有在册教师47名、返聘教师6名、兼职教师4人。

教师(包括返聘、兼职教师)中有教授21名,其中博士生导师13名;副教授21名;讲师7名;助教8名。

土木工程国家一级重点学科的高校（共6 所）清华大学同济大学哈尔滨工业大学浙江大学湖南大学中南大学土木工程国家二级重点学科的高校（共13 所）岩土工程中国矿业大学河海大学重庆大学四川大学结构工程北京工业大学天津大学大连理工大学东南大学广西大学西安建筑科技大学防灾减灾工程及防护工程解放军理工大学桥梁与隧道工程北京交通大学西南交通大学注：以上不含国家一级重点学科的高校，例如湖南大学，具有岩土工程、结构工程和桥梁隧道工程三个国家重点二级学科。

土木工程一级博学点的高校及研究所（共2 6 所）北京工业大学北京交通大学长安大学大连理工大学东南大学福州大学国家地震局哈尔滨工业大学河海大学湖南大学华南理工大学华中科技大学解放军理工大学兰州交通大学清华大学天津大学同济大学武汉大学武汉理工大学西安建筑科技大学西南交通大学浙江大学中国矿业大学中南大学重庆大学广西大学土木工程一级硕士点的高校及研究所（共5 9 所）安徽理工大学北京工业大学北京航空航天大学北京建筑工程学院北京交通大学北京科技大学长安大学长沙理工大学大连理工大学东南大学福州大学广西大学广州大学国家地震局哈尔滨工业大学合肥工业大学河北工业大学河海大学河南工业大学后勤工程学院湖北工业大学湖南大学南华大学华东交通大学华南理工大学华中科技大学解放军理工大学昆明理工大学兰州交通大学厦门大学兰州理工大学辽宁工程技术大学南京工业大学南京航空航天大学青岛理工大学清华大学山东大学山东建筑大学山东科技大学上海大学沈阳建筑大学石家庄铁道大学四川大学太原理工大学天津城市建设学院天津大学同济大学武汉大学武汉理工大学西安建筑科技大学西安科技大学西南交通大学浙江大学郑州大学中国地质大学中国矿业大学中南大学重庆大学重庆交通大学全国共有188 所大学开设土木工程专业，92 所大学招收土木工程研究生，70 所大学有结构工程硕士以上学位授予权，51 所大学有岩土工程硕士以上学位授予权，30 所大学有防灾减灾与防护工程硕士以上学位授予权，23 所大学有桥梁与隧道工程硕士以上学位授予权。

非膨胀型防火涂料等效热传导系数研究韩君;李国强;楼国彪【摘要】基于防火涂料标准耐火试验方法,对涂覆非膨胀型防火涂料的钢板试件和工字型钢试件进行了耐火试验,用所得的试件升温曲线计算非膨胀型防火涂料的热传导系数随涂层温度变化曲线.提出将涂层温度为400～800℃时的热传导系数平均值作为涂层等效热传导系数,并用以进行被保护钢构件火灾下升温计算,所得钢构件的升温曲线与试验测得的升温曲线符合良好.参数分析表明,等效热传导系数与试件截面形状系数无关,与涂层厚度相关,表明用小尺寸钢板试件耐火试验结果计算所得的等效热传导系数可用于预测其他被保护钢构件在火灾下的升温.对不同涂层厚度热传导系数进行线性拟合,提出以涂层厚度20 mm时的等效热传导系数作为非膨胀型防火涂料等效热传导系数特征值.【期刊名称】《建筑材料学报》【年(卷),期】2016(019)003【总页数】6页(P516-521)【关键词】火灾;非膨胀型防火涂料;钢构件;热传导系数【作者】韩君;李国强;楼国彪【作者单位】同济大学土木工程学院,上海 200092;同济大学土木工程学院,上海200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092;同济大学土木工程学院,上海 200092;同济大学土木工程防灾国家重点实验室,上海 200092【正文语种】中文【中图分类】TU54+5钢结构的抗火性能较差，其原因主要有两个方面：一是钢材热传导系数很大，火灾下钢构件升温快；二是钢材强度随温度升高而迅速降低.无防火保护的钢结构耐火时间通常仅为15～20min，故极易在火灾下破坏[1].为了防止和减小建筑钢结构的火灾危害，在绝大多数情况下都需要对钢结构进行防火保护.涂抹非膨胀型防火涂料(我国又称厚型防火涂料)是目前普遍采用的钢结构防火保护方法，其保护机理是通过阻挡外部热源向钢构件直接传热，从而延缓钢构件的升温速度，延长钢构件达到临界温度的时间，提高钢构件的耐火极限.因此，防火隔热性能是钢结构防火涂料最重要的性能.材料的隔热性能通常采用热传导系数来表征. 热传导系数的测试方法及其配套仪器有很多种[2-4]，可满足不同的材料及一定工作环境的需要.但是这些试验方法主要基于较低温度下的热传导，并不能反映火灾高温条件下涂料外表面的热对流、热辐射传热效应，存在一定的不足.非膨胀型防火涂料在火灾下的受火温度范围很大，从常温直至1000℃以上，在此温度范围内其热传导系数一般随温度而变化.因此，采用常温下的热传导系数来计算钢构件在火灾下的温度将导致较大的误差.ISO/CD 834-11：2003[5]中提出了钢构件温度以50℃为时间间隔计算热传导系数，并采用该计算结果来计算钢结构升温；Rahmanian等[6-10]分别通过试验方法和数值方法研究了无机非膨胀型隔热材料在火灾下的性能.以上方法虽然对隔热材料的性能和钢构件的升温计算比较准确，但是计算过程比较复杂，而且不同构件之间的计算结果不容易对比.从工程应用角度，热传导系数若为常数则可极大地简化计算.有鉴于此，本文提出了非膨胀型防火涂料等效热传导系数的概念及其计算方法.该方法基于非膨胀型防火涂料保护钢构件的标准耐火试验，可综合反映涂料在火灾下的实际性能.对于火灾下表面受热均匀并采用非膨胀型防火涂料保护的钢构件，根据集总热容法原理可建立构件内部升温迭代计算公式[1，5，11]：θs(t+Δt)-θs(t)=当保护层不满足csρsV≥2ρiciFi时，采用修正后的截面形状系数(Fi/V)mod：上述式中：t为升温时间，s；Δt为时间步长，s，一般不应大于5s；θg，θs分别为火灾下周围空气、钢构件内部温度，℃；ρi，ρs分别为防火涂料、钢材的密度，kg/m3；ci，cs分别为防火涂料、钢材的比热容，J/(kg·K)；Fi为钢构件单位长度保护层的内表面积，m2/m；V为钢构件单位长度的体积，m3/m；Fi/V 为钢构件截面形状系数；d为防火保护层的厚度，m；λ为防火保护层材料的热传导系数，W/(m·K).式(1)为迭代公式，应用不便.当防火保护层厚度d和热传导系数λ均为常数时，基于式(1)计算结果，通过数学拟合可得出ISO/CD 834-11：2003标准升温曲线下受防火涂料保护的钢构件升温简化计算公式[11]：式(1)，(2)的比较如图1所示(图中α=λ/d).钢构件的临界温度(即构件失效温度)通常为400～700℃，从图1可知，在该温度区段内，升温简化计算公式和升温迭代计算公式的计算结果十分接近.由于式(2)为显式表达式，因此极大地简化了钢构件的升温计算.2.1 热传导系数的计算如已知钢构件受火t时刻的温度θs，可求得防火涂料的热传导系数λ：根据钢构件标准耐火试验记录的构件升温曲线，由式(3)可得到热传导系数λ与θs 之间的关系曲线.由于热传导系数随温度而变化，对于构件升温计算不便.为此，本文在试验基础上，提出一种等效热传导系数的概念，采用一个有代表性的常量作为防火涂料的等效热传导系数.2.2 等效热传导系数的确定方法取炉温和钢构件温度的平均值作为涂层温度，将防火涂层温度为400～800℃时的热传导系数平均值作为等效热传导系数，如式(4)，(5)所示：式中: θp为涂层温度，℃；λe为防火涂层的等效热传导系数，W/(m·K).进行防火涂料保护钢构件在标准火灾升温下的试验，量测钢构件的受火升温，由式(3)计算得到钢构件在不同温度下的热传导系数.在400～800℃区段内，防火涂料的隔热性能比较稳定，试选择这一温度段内防火涂料热传导系数的平均值作为等效热传导系数.3.1 试验装置试验在同济大学工程结构抗火试验室小型火灾试验炉内进行，该试验炉的炉膛尺寸为1.0m×1.0m×1.2m，按ISO/CD 834-11：2003标准升温曲线升温.如图2所示，试验炉内可一次放置4个钢板试件，试件悬挂于有防火保护的支撑梁上；工字型钢试件一次可放置2个，竖直放在炉内地板上.3.2 试件3.2.1 标准试件采用尺寸为16mm×200mm×270mm的钢板作为基板.试件的截面形状系数Fi/V 为145.0m-1，与GB 14907—2002《钢结构防火涂料》所采用的试件截面形状系数接近.对涂覆厚度为10，20，30mm防火涂料的钢板试件分别进行防火测试，用热电偶测量试件温度.试件尺寸及测点布置(1，2，3)如图3所示.3.2.2 对照试件对照试件选取了截面分别为p00mm×400mm×16mm×12mm和p00mm×400mm×20mm×16mm两种工字型钢，其长度均为1.0m.涂层厚度分别与标准试件厚度相对应，即10，20，30mm.图4给出了工字型钢的尺寸和测点布置(1，2，3为测温热电偶).4.1 等效热传导系数的计算表1为按上述方法确定的各试件等效热传导系数值.由表1可见，标准试件及对照试件在同等涂层厚度下的等效热传导系数值具有很好的一致性.笔者曾提出等效热传导系数的计算方法，取钢构件在400～600℃内的热传导系数平均值作为等效热传导系数[12-13]，结果发现所得计算值有较大的离散性，不同试件的计算结果不方便进行统计分析.这是由于防火涂料的热传导系数与涂层温度有关，在不同涂层厚度下，钢构件处于同一温度区段时的炉温相差较大，致使涂层温度差别较大，难以得到等效热传导系数在不同涂层厚度下的规律.因此，不能用一定涂层厚度下的测试结果来预测其他厚度防火涂料保护下的钢构件温升.4.2 试验现象火灾升温过程中，非膨胀型防火涂料保护层性能稳定，无明显变化，试件温度平稳上升.熄火降温后，涂层出现明显裂缝，如图5所示.4.3 线性拟合由于材料的不均匀性等原因，不同涂层厚度下的等效热传导系数有差异.表1结果也显示，等效热传导系数基本上与涂层厚度呈线性关系，因此考虑以最小二乘法对所得等效热传导系数进行拟合处理，如图6所示，拟合公式为：以涂层厚度为20mm的等效热传导系数为特征参数，将d=20mm代入上式可得涂层的特征热传导系数为0.170W/(m·K).4.4 计算验证(1)将测试得到的涂层厚度代入式(6)，用所得等效热传导系数计算钢构件的理论温度.(2)根据ISO/CD 834-11：2003提出的被保护钢构件升温计算方法计算钢构件的理论温度.(3)在ABAQUS中对非膨胀型防火涂料保护工字型钢试件在火灾下的升温进行模拟，其中防火涂料的热传导系数采用钢板试件试验所得值.计算模型中，假定试件两端完全绝热，试件周围施加均匀的ISO/CD 834-11：2003升温曲线.计算模型如图7所示.将上述计算所得的理论温度与实测温度，以及工字型钢试件的模拟升温曲线与试验测得的升温曲线进行对比，结果如图8所示.由图8可见，计算模拟所得的钢构件升温曲线与试验测得的升温曲线符合较好.由此可得，用简单钢构件测试计算所得等效热传导系数可以有效预测同样厚度防火涂料保护钢构件在火灾下的升温.对不同涂层厚度的等效热传导系数进行线性拟合，并以涂层厚度为20mm的等效热传导系数作为特征值的方法对于预测钢构件的升温和防火涂料的性能检测都具有较大的意义.(1)自主设计的测试方法能够模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件理论计算中采用的一维传热环境，且设计的标准试件尺寸小、制作方便，便于工程运用.(2)提出了计算非膨胀型防火涂料等效热传导系数的方法，计算所得不同涂层厚度下非膨胀型防火涂料的等效热传导系数具有较好的一致性和稳定性.(3)对不同涂层厚度下的等效热传导系数进行了线性拟合，并以20mm涂层厚度下的等效热传导系数作为特征值.(4)利用计算所得等效热传导系数，计算采用非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温.试验与升温计算的对比表明，采用小钢板试件试验结果计算所得的等效热传导系数可相当精确地模拟非膨胀型防火涂料保护钢构件在火灾下的升温.【相关文献】[1] 李国强，韩林海，楼国彪，等.钢结构及钢-混凝土组合结构的抗火设计[M].北京:中国建筑工业出版社，2006:3-5.LI Guoqiang，HAN Linhai，LOU Guobiao，et al.Fire-resistant design of steel and steel-concrete composite structure[M].Beijing:China Architecture & Building Press，2006:3-5.(in Chinese)[2] YB/T 4130—2005 耐火材料导热系数试验方法(水流量平板法)[S].YB/T 4130—2005 Refractory materials—Determination of thermalconductivity(calorimeter)[S].(in Chinese)[3] GB/T 17911—2006 耐火材料陶瓷纤维制品试验方法[S].GB/T 17911—2006 Refractory products—Methods of test for ceramic fiberproducts[S].(in Chinese)[4] GB/T 5990—2006 耐火材料导热系数试验方法(热线法)[S].GB/T 5990—2006 Refractory products—Determination of thermal conductivity—Hot-wire method[S].(in Chinese)[5] ISO/CD 834-11:2003 Fire resistance tests—Elements of building construction，assessment method of fire protection system applied to structural steel members，international organization for standardization[S].[6] RAHMANIAN I，WANG Y C.A combined experimental and numerical method for extracting temperature-dependent thermal conductivity of gypsumboards[J].Construction and Building Materials，2012，26(1):707-722.[7] de KORTE A C J，BROUWERS H J H.Calculation of thermal conductivity of gypsum plasterboards at ambient and elevated temperature[J].Fire and Materials，2010，34(2):55-75.[8] HOPKIN D J，LENNON T，EL-RIMAWI J，et al.A numerical study of gypsum plasterboard behaviour under standard and natural fire conditions[J].Fire and Materials，2012，36(2):107-126.[9] SADIQ H，WONG M B，AL-MAHAIDI R，et al.Heat transfer model for a cementitious-based insulation with moisture[J].Fire and Materials，2014，38(5):550-558.[10] KEERTHAN P，MAHENDRAN M.Numerical studies of gypsum plasterboard panels under standard fire conditions[J].Fire Safety Journal，2012，53:105-119.[11] CECS 200:2006 建筑钢结构防火技术规范[S].CECS 200:2006 Technical code for fire safety of steel structure in buildings[S].(in Chinese) [12] 韩君.钢结构防火涂料隔热性能参数测定方法研究[D].上海:同济大学，2009.HAN Jun.Measuring method of fire insulation parameters of steelstructures[D].Shanghai:Tongji University，2009.(in Chinese)[13] 韩君，李国强，楼国彪.非膨胀型防火涂料的等效热传导系数及其试验方法[J].防灾减灾工程学报，2012，32(2):191-196.HAN Jun，LI Guoqiang，LOU Guobiao.Equivalent thermal conductivity of non-expansive fireproof coating and its test method[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering，2012，32(2):191-196.(in Chinese)。

火灾下混凝土板温度场的几种计算方法邱俊男;袁勇;崔彦轩【摘要】混凝土构件及结构高温性能的分析逐渐成为欧洲等地区结构抗火设计规范的重要内容，我国一些地方也颁布了混凝土结构抗火设计规范。

火灾下混凝土结构温度场的计算是确定结构混凝土高温下性能和进行抗火设计的前提。

目前，欧洲规范(Eurocode 2)给出了试验法、实用图表法、数值分析等计算混凝土结构温度场的方法，一些学者给出了简化计算的方法。

采用这四种方法对厚度120 mm 混凝土板的温度场进行计算，分析对比了不同方法间的差异，给出了不同方法结果一致性思考及部分方法的适用条件。

%High-temperature performances of RC members and structures become important in fire-resistant design of RC structures. Calculations of temperature distribution of RC structures have been specified in some design codes. A standard for fire-resistant design of RC structures was issued in Guangdong, China. Current-ly, methods to obtain temperature field of RC structures include searching charts, numerical analysis, and test methods, which was suggested in Eurocode 2. Some simplified approaches were also proposed by different scholars. In this paper, four different methods were used to calculate temperature variation along the thickness of an 120mm RC slab. Comparisons between different methods were conducted. Result analyses of these cal-culating approaches result in an understanding of these methods.【期刊名称】《结构工程师》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】8页(P90-97)【关键词】高温;混凝土;温度场;计算方法【作者】邱俊男;袁勇;崔彦轩【作者单位】同济大学地下建筑与工程系，上海 200092;同济大学地下建筑与工程系，上海 200092; 同济大学土木工程防灾国家重点实验室，上海 200092;同济大学地下建筑与工程系，上海 200092【正文语种】中文1 引言发生火灾的建筑不仅灾后要评估建筑结构的性能，还应分析火灾过程结构的性能变化，这意味着高温不仅导致结构性能退化，还会引起结构内力响应变化。

2016年9月·综合 科学中国人 53 科所谓大跨度桥梁，是指跨度超过400米的大型桥梁。

作为关系国计民生的国家重大基础设施，大跨度桥梁的建设在我国备受重视。

自1991年建成第一座跨度超过400米的大跨度桥梁后，我国现已拥有全世界数量最多的大跨度桥梁，占世界总量一半以上。

尤其近十年中，更是建成了55座大跨度桥梁。

然而建成不是最终目的，让这些大跨度桥梁安全运营才能实现建设之初衷。

今年年初，2015年度国家技术发明奖揭晓之际，其二等奖获奖项目“大跨度桥梁结构和行车抗风安全的气动控制技术”引起了高度关注。

“我们的项目就是基于我国近十年建设的55座400m以上大跨度桥梁的抗风安全问题，去进行系统研究的。

”项目第一完成人、同济大学土木工程防灾国家重点实验室主任葛耀君说。

根据联合国的长期统计分析，每年由各种灾害造成的经济损失，美国第一、日本第二、中国第三。

其中，土木工程灾害在各种灾害中占有极高的肩负土木工程防灾的重任——记同济大学土木工程防灾国家重点实验室主任葛耀君本刊记者 王 军比例，而风灾又在土木工程灾害中占据了极大的比重。

为了让大跨度桥梁更好地抗风，葛耀君率领团队进行了科技攻关，系统研发了3项桥梁颤振气动控制技术——检修轨道结构、分体箱梁结构和稳定板结构、3项桥梁涡振气动控制技术——竖直风障结构、建筑膜结构和导流板结构。

同时，还通过“竖直和水平姿态可变的活动风障技术”，完善了桥面侧向大风行车安全控制技术。

这一系列周到的设计，被认为“达到国际领先水平”，既“促进了我国桥梁技术的跨越式发展”，也“为全世界提供了典范和借鉴”。

葛耀君的设计灵感，也被国内外同行赞誉为“体现了当代桥梁的最新建设理念”。

如今，该项目成果已直接应用于舟山西堠门大桥、东海大桥、上海卢浦大桥、润杨长江大桥和肇庆西江特大桥等，树立了一座座大跨度桥梁建设的丰碑。

作为项目的灵魂人物，葛耀君其人，多年来致力于风工程和桥梁结构抗风领域的研究，多次主持国家自然科学基金等项目，获多项国家级奖励。