隨著加工、生產(chǎn)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，鋼材的強度上限不斷提高。國際上一般把屈服強度高于460MPa 的鋼材劃分為高強鋼。目前國內(nèi)外已經(jīng)研制出多種強度的高強鋼，如澳大利亞的BISPLATE 80 鋼，歐洲牌號為S460、S690 和S960 的高強鋼，以及我國牌號為Q460、Q690 和Q960 等系列的高強鋼。
▲ 高強鋼的應(yīng)用案例
高強鋼結(jié)構(gòu)具有高承載性能和輕量化設(shè)計的優(yōu)點，可以實現(xiàn)高效使用、可靠設(shè)計和綠色低碳的目標(biāo)，并在運輸和安裝、材料成本、連接方式和涂層消耗等方面具有相對顯著的經(jīng)濟效益。高強結(jié)構(gòu)鋼因具有較高的強度和良好的可加工性能，近年來在建筑結(jié)構(gòu)中得到了廣泛的應(yīng)用和推廣。
▲ 鋼結(jié)構(gòu)火災(zāi)下倒塌案例
火災(zāi)嚴(yán)重威脅人們的生命和財產(chǎn)安全，會造成巨額經(jīng)濟損失。在所有火災(zāi)中，建筑火災(zāi)是最常見的一種，它除了危害建筑物中人員生命健康，還威脅建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。鋼結(jié)構(gòu)耐火性能差，在火災(zāi)高溫下，無防火保護的鋼構(gòu)件溫度急劇升高，造成其強度和剛度的急劇退化，在火災(zāi)持續(xù)一段時間后，建筑鋼結(jié)構(gòu)達(dá)到承載能力極限狀態(tài)而破壞。面對近年來火災(zāi)頻發(fā)及火災(zāi)風(fēng)險增加的趨勢，深入研究高強鋼材料在高溫下的力學(xué)性能不僅具有重要的理論價值，更具備較高的實際應(yīng)用價值。
作者簡介
王衛(wèi)永，1982年生，重慶大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師，結(jié)構(gòu)工程系主任。首批“重慶英才青年拔尖人才計劃”入選者，重慶市杰出青年基金獲得者，重慶市第四批學(xué)術(shù)技術(shù)帶頭人，《建筑鋼結(jié)構(gòu)進展》副主編，長期從事鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)抗火方面的研究。主持國家級和省部級科研項目20余項，其中國家自然科學(xué)基金5項。出版專著3部，主編教材1部，參編教材2部，發(fā)表論文220余篇。編制行業(yè)、協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)6部。授權(quán)發(fā)明和實用新型專利33項，軟件著作權(quán)8項。獲教育部科技進步一等獎1項，中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會科學(xué)技術(shù)特等獎1項，一等獎2項。獲中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會創(chuàng)新人才獎，國際先進材料協(xié)會科學(xué)家獎，高性能鋼結(jié)構(gòu)“優(yōu)秀青年學(xué)者獎”。
周緒紅，1956年生，中國工程院院士、著名結(jié)構(gòu)工程專家、重慶大學(xué)教授、日本工程院外籍院士、英國皇家結(jié)構(gòu)工程師學(xué)會資深會士、英國皇家特許結(jié)構(gòu)工程師，曾任湖南大學(xué)副校長、長安大學(xué)校長、蘭州大學(xué)校長和重慶大學(xué)校長。長期從事鋼結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土混合結(jié)構(gòu)和橋梁結(jié)構(gòu)方向的教學(xué)與科研工作，先后獲得國家科技進步一等獎一項、二等獎三項、國家教學(xué)成果二等獎三項，榮獲第二屆全國創(chuàng)新爭先獎、2020年度何梁何利基金科技進步獎、中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會“標(biāo)準(zhǔn)大師獎”、中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會最高成就獎、重慶市科技突出貢獻獎、首屆重慶市杰出英才獎、陜西省有突出貢獻專家稱號和中國鋼結(jié)構(gòu)三十年領(lǐng)軍人物稱號等。
王子琦，1998年生，重慶大學(xué)土木工程專業(yè)博士生，研究方向為鋼結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)抗火，2016年和2020年畢業(yè)于重慶大學(xué)分別獲學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位，獲“重慶市優(yōu)秀畢業(yè)研究生”、“重慶大學(xué)優(yōu)秀研究生”等榮譽稱號，碩士學(xué)位論文獲評"重慶市優(yōu)秀碩士學(xué)位論文"；曾赴香港理工大學(xué)學(xué)習(xí)交流4個月，發(fā)表學(xué)術(shù)論文6篇；出版學(xué)術(shù)專著1部；參加國內(nèi)外大型學(xué)術(shù)會議作口頭報告2次；獲發(fā)明專利授權(quán)1項，實用新型專利2項。
重慶大學(xué)鋼結(jié)構(gòu)中心結(jié)構(gòu)抗火研究團隊從2008 年開始開展高強鋼結(jié)構(gòu)抗火性能研究，指導(dǎo)研究生完成了大量高強結(jié)構(gòu)鋼的高溫力學(xué)性能試驗和構(gòu)件的耐火性能試驗，《建筑高強結(jié)構(gòu)鋼高溫力學(xué)性能》主要介紹作者的課題組在建筑高強結(jié)構(gòu)鋼材料力學(xué)性能方面進行的研究工作和取得的科研成果。
《建筑高強結(jié)構(gòu)鋼高溫力學(xué)性能》
王衛(wèi)永，周緒紅，王子琦著
北京:科學(xué)出版社，2025.3
ISBN 978-7-03-080646-8
本書通過對Q460、Q690 和Q960 三種高強鋼的詳細(xì)研究，系統(tǒng)地探討了高強結(jié)構(gòu)鋼在高溫下的力學(xué)性能，為解決建筑火災(zāi)中高強鋼結(jié)構(gòu)的抗火設(shè)計問題提供了可靠的數(shù)據(jù)支持和模型參考。本書共分八章，內(nèi)容包括以下幾個方面。
高溫下力學(xué)性能：探討高強鋼在高溫下的屈服強度、抗拉強度和彈性模量等力學(xué)性能的變化規(guī)律。
高溫后力學(xué)性能：分析高強鋼經(jīng)歷高溫后的力學(xué)性能變化。
拉伸應(yīng)變速率影響：探討拉伸應(yīng)變速率對高強鋼高溫下的力學(xué)性能的影響。
應(yīng)力水平影響：探討應(yīng)力水平對高強鋼高溫后力學(xué)性能的影響。
高溫下蠕變性能：研究高強鋼在高溫下的蠕變行為。
力學(xué)性能指標(biāo)計算：總結(jié)高強鋼在高溫下及高溫后的力學(xué)性能指標(biāo)及其計算方法。
高溫下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型：建立高強鋼高溫下的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系模型。
高溫下蠕變模型：建立高強鋼高溫下的蠕變模型。
▲ Q960 鋼應(yīng)力-應(yīng)變曲線擬合結(jié)果與試驗結(jié)果對比
本書旨在系統(tǒng)總結(jié)和展示作者課題組在高強結(jié)構(gòu)鋼高溫力學(xué)性能方面的研究成果，通過對高強結(jié)構(gòu)鋼在火災(zāi)條件下力學(xué)性能的深入研究，期望為建筑防火設(shè)計提供一定的試驗和理論依據(jù)，進而推動高強結(jié)構(gòu)鋼在工程中的應(yīng)用，提升高強鋼結(jié)構(gòu)在火災(zāi)中的安全性。此外，也希望本書通過展示研究成果，激發(fā)相關(guān)領(lǐng)域的進一步研究和探討，推動高強鋼結(jié)構(gòu)抗火性能研究的不斷深入。
本書的研究工作得到了國家重點研發(fā)計劃(項目編號：2016YFC0701200)，國家自然科學(xué)基金面上項目(項目編號：51678090，51878086，52178110)，重慶市杰出青年科學(xué)基金項目(項目編號：cstc2021jcyj-jqX0021)，重慶市自然科學(xué)基金面上項目(項目編號：cstc2018jcyjAX0596)，中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目(項目編號：cqu2018CDHB1B02，2019CDQYTM027)等項目的資助。
本文摘編自《建筑高強結(jié)構(gòu)鋼高溫力學(xué)性能》（王衛(wèi)永，周緒紅，王子琦著. 北京:科學(xué)出版社，2025.3）一書“前言”“第1章 緒論”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。
ISBN 978-7-03-080646-8
責(zé)任編輯:朱小剛
本書論述作者的課題組在建筑高強結(jié)構(gòu)鋼材料力學(xué)性能方面進行的研究工作和取得的科研成果，研究的鋼材類型包含建筑高強結(jié)構(gòu)鋼系列產(chǎn)品中相對低強度的Q460結(jié)構(gòu)鋼、中等強度的Q690結(jié)構(gòu)鋼和較高強度的Q960結(jié)構(gòu)鋼。本書具體內(nèi)容包括:高強結(jié)構(gòu)鋼高溫下力學(xué)性能，高強結(jié)構(gòu)鋼高溫后力學(xué)性能，考慮拉伸速率影響的高強結(jié)構(gòu)鋼高溫下力學(xué)性能，考慮應(yīng)力水平影響的高強結(jié)構(gòu)鋼高溫后力學(xué)性能，高強結(jié)構(gòu)鋼高溫下蠕變性能，高強結(jié)構(gòu)鋼高溫下和高溫后力學(xué)性能指標(biāo)計算，高強結(jié)構(gòu)鋼高溫下應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系及蠕變模型。本書內(nèi)容新穎，系統(tǒng)實用，語言規(guī)范簡練，是目前國內(nèi)少有的一部涉及高強結(jié)構(gòu)鋼高溫力學(xué)性能指標(biāo)計算和設(shè)計的學(xué)術(shù)著作。
本書可供土木工程及相關(guān)領(lǐng)域的科技人員和高等院校相關(guān)專業(yè)的師生參考閱讀。
（本文編輯：劉四旦）
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