火灾与爆炸灾害安全工程学

第一章　绪论

第一节　火灾与爆炸灾害及其危害

第二节　火灾与爆炸灾害特点与对策

第三节　火灾与爆炸灾害分类

第四节　课程性质、研究方法与课程内容

第二章　火灾燃烧基础

第一节　燃烧基础

第二节　火灾特殊燃烧形式

第三节　可燃物质及其燃烧危险特性

第四节　典型火灾发展蔓延过程

第三章　火灾预防工程

第一节　概述

第二节　建筑总体防火规则

第三节　建筑物耐火设计

第四节　建筑防火分区2100433B

火灾与爆炸灾害安全工程学是一门以工程科学与灾害科学相结合，以安全防治为目标的工程技术课程。本教材的特点是以建筑火灾为代表，全面论述火灾防治的基础原理和技术方法；根据国民经济基础建设的需要，将爆炸灾害分为人控爆炸与非人控爆炸两个部分，分别论述其爆炸基础、爆炸灾害防治技术与方法。教材分三部分共九章，综合部分包括绪率与危险评价；火灾防治部分包括火灾燃烧基础、火灾预防、烟气控制与火灾扑救；爆炸灾害防治部分分为非人控爆炸基础与灾害控制技术和人控爆炸基础与灾害控制技术等内容。

本书可作为国民经济基础建设相关的矿业、水利、交通、建筑、地质等高等院校安全工程专业的教材，也可以作为相关行业和企业的安全人员培训教材，还可供其他行业安全工程专业和安全、设计、管理、监理、研究等技术人员参考。

本项目针对爆炸冲击荷载造成的结构局部损伤与破坏将显著降低钢结构抗火性能的现象，拟采取理论分析与数值模拟相结合的研究方法，系统开展爆炸与其次生灾害-火灾联合作用下钢结构的损伤破坏与连续倒塌分析研究，以钢梁、钢柱等结构构件和典型钢结构为研究对象，通过研究爆炸与火灾作用下钢结构损伤破坏的相关性，建立爆炸与火灾联合作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤破坏分析方法；通过研究爆炸后火灾作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤破坏规律，建立爆炸与火灾联合作用下钢梁、钢柱等结构构件的损伤程度评估方法；通过研究爆炸后火灾作用下温度环境的时空变化规律，建立爆炸与火灾联合作用下钢结构连续倒塌分析与倒塌时间预测方法。为日益广泛应用的钢结构的安全设计提供可靠的理论依据和分析手段，因而具有重要的理论意义和工程价值。

我国经济繁荣、社会稳定，但由于世界形势复杂多变、地区间贫富差距，社会矛盾依然存在，我国依然面临着潜在的人为恐怖袭击爆炸威胁。爆炸发生后将导致建筑结构发生破坏；与此同时，爆炸会引发火灾等次生灾害。对于钢结构建筑，火灾是最具有破坏效应的特殊作用之一，爆炸及爆炸后引起的火灾将进一步加剧结构的破坏，甚至引发结构的连续倒塌，给人民生命及财产安全带来严重威胁。研究爆炸和火灾联合作用下钢结构的损伤机理及连续倒塌具有重要意义。 本项目对钢构件在爆炸与火灾联合作用下的损伤破坏模式与钢结构倒塌机理进行研究，取得成果如下： （1）爆炸与火灾联合作用下的荷载模型。通过对室内爆炸及爆炸后火灾发展规律的研究，以我国典型民用建筑为研究对象，采用数值模拟和理论推导的方法建立了室内爆炸荷载模型、爆炸后建筑内部火灾温度模型，以及作用于构件的荷载模型，为进一步研究钢构件在爆炸火灾下的损伤破坏奠定基础。 （2）爆炸与火灾联合作用下钢结构构件的损伤评估。通过对钢材在高应变率、高温下损伤演化规律的研究，提出一种基于连续损伤力学理论和微观空隙发展理论的损伤模型，并将其引入钢材本构模型中，建立了爆炸与火灾联合作用下钢柱损伤破坏分析方法；通过对不同截面尺寸、不同高度钢柱的参数分析，研究了爆炸与火灾联合作用下钢柱的失效模式，采用公式拟合的方法建立了爆炸与火灾联合作用下钢柱损伤评估的P-I-t曲面; 通过对钢柱在爆炸下响应规律的研究，提出一种钢柱在爆炸与火灾联合作用下的快速损伤评估方法，采用公式拟合的方法得到爆炸荷载下钢柱的整体变形与局部变形，并作为初始条件引入抗火分析。该研究成果可应用于任意截面钢柱在爆炸与火灾下的初步损伤评估。 （3）爆炸与火灾联合作用下钢结构连续倒塌高效分析模型与方法。通过对倒塌过程中钢结构节点受力特征的分析，提出一种考虑轴力-弯矩耦合效应的节点模型，进而建立应用于连续倒塌分析的钢框架结构高效数值分析模型；参照国外相关规范，提出了结构在同一楼层内及不同楼层间的容许倒塌范围，进而建立子结构的选取原则，提出了一种基于子结构法的钢框架结构快速损伤评估方法；在上述研究基础上，提出了钢框架结构在爆炸与火灾联合作用下连续倒塌的分析方法，通过大量参数分析，建立了结构抗火时间与炸药当量的关系，研究了钢框架结构爆炸与火灾联合作用下的倒塌机制。该成果可实现钢结构在爆炸与火灾作用下的快速抗倒塌评估。 2100433B