国产建筑结构用钢板材性参数统计与分析

建筑结构用钢板以其优良的性能,已经逐步应用于现代钢结构工程中。目前,我国关于钢结构的设计规范中仅有Q345GJ钢的设计指标。为了了解国产建筑结构用钢板的生产情况,补充完整建筑结构用钢板的设计指标,对目前国内主要钢铁企业生产的和钢结构加工企业加工的Q390GJ,Q420GJ和Q460GJ钢进行了调研。调研的内容包括力学性能。同时,开展了独立的材性试验。将这些数据按照不同钢材牌号不同厚度进行分组,对每组钢材的屈服强度数据进行了统计分析。综合考虑上下屈服强度的折减和试验不定性的影响,最终得到了Q390GJ,Q420GJ和Q460GJ钢的材料不定性统计参数。得到的材料不定性参数将作为下一步计算抗力分项系数的基础,为工程设计人员应用这些钢材提供参考。     

基于试验的Q460GJ钢焊接截面压弯构件可靠度分析

建筑结构用钢板已在国内多个重大工程中得到应用,GB 50017—2017《钢结构设计标准》中已经给出了Q345GJ钢的设计强度指标,更高强度等级建筑结构用钢板的设计指标亟待研究。为此,对厚度t≤50mm范围内Q460GJ钢的材料性能进行了统计分析,得到了第一组厚度(t≤16mm)、第二组厚度(16mm相似文献   

Q460GJ钢轴压构件可靠度分析

建筑结构用钢板是我国研发的高性能钢材,其综合性能优于同等级低合金高强度结构钢,并已在众多大型工程项目中得到应用,Q460GJ钢轴压构件计算模式不确定性统计参数和设计指标亟待研究。基于8个焊接箱形截面和14个焊接H形截面轴压构件的整体稳定承载力试验结果,获得了Q460GJ钢轴压构件计算模式不确定性统计参数。结合已有的Q460GJ钢材料性能不确定性和几何特征不确定性研究成果,通过进一步统计分析,获得了两种截面Q460GJ钢轴压构件的抗力不确定性统计参数。采用可靠度方法提出Q460GJ钢轴压构件抗力分项系数,并分析了其变化规律。考虑现行规范关于抗力分项系数取值的延续性,建议沿用Q345GJ钢的抗力分项系数1.059作为Q460GJ钢轴压构件抗力分项系数,对应的设计强度指标取435 MPa。最后对建议抗力分项系数进行了可靠性校核,结果表明该抗力分项系数满足可靠性要求。     

Q460GJ钢抗弯设计强度和可靠性分析

建筑结构用钢板因其优异的综合力学性能，已在多个国内重大工程中得到应用。Q345GJ钢的设计指标已列入相关国家和行业标准，且已有研究基于试验提出Q460GJ钢压弯设计强度，受弯设计强度亟待补充。基于27个Q460GJ钢受弯构件整体稳定承载力试验结果，统计获得其计算模式不确定性统计参数，结合既有研究中Q460GJ钢材料性能不确定性和几何参数不确定性的统计分析结果，获得Q460GJ钢受弯构件抗力不确定性统计参数。采用可靠性方法计算获得不同荷载组合、荷载比和可变荷载比下的抗力分项系数，分析其变化规律并建议抗弯设计强度取435MPa。对建议设计强度进行可靠性校核，结果表明：在建议设计强度指标下，Q460GJ钢受弯构件在绝大多数情况下的可靠指标大于3.2，满足《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068—2018)的要求。     

国产高强度结构钢设计指标和可靠度分析

我国现行钢结构设计规范中已列入Q460钢的设计指标,为了补充更高强度等级钢材,包括Q500、Q550、Q620和Q690钢的设计指标,供工程设计人员参考,收集国产高强度结构钢材的材性统计数据,借鉴已有高强钢轴压、压弯、受弯构件计算模式不定性研究成果,进行了试验影响因素不定性试验研究,得到了高强钢材料性能试验影响不定性的统计参数。对高强钢材料性能不定性、几何参数不定性和计算模式不定性进行综合研究,计算得到高强钢抗力不定性的统计参数。利用验算点法,计算高强钢在不同荷载组合下的抗力分项系数,并分析了其变化规律。经过比较试算,提出了适用于不同情况下的高强钢抗力分项系数和设计强度建议值。最后对上述设计指标进行了可靠度校核,结果表明,采用文中提出的高强钢设计指标满足GB/T 50153—2008《工程结构可靠性设计统一标准》的要求,具有一定的可靠性。     

Q460GJ钢高温材性试验研究

通过对Q460GJ钢板(厚度为8,10 mm)进行高温材料性能试验,重点对Q460GJ钢高温应力-应变关系、屈服强度、极限强度进行研究。试验发现:随着温度升高,结构钢强度在300℃之前变化并不明显,而在此之后强度呈下降趋势。将试验结果与不同强度结构钢及其他国家技术标准进行的比较发现:Q460GJ钢比Q235及Q345钢和国外同等强度钢S460具有更好耐火性能,CECS 200∶2006《建筑钢结构防火设计规范》和欧洲钢结构设计技术标准EN 1993所给出的强度折减系数可以用于Q460的抗火设计。还进一步提出了高温下Q460GJ钢的材料模型,为更深入地研究钢构件及结构的耐火性能提供了依据。     

建筑结构用高强度特厚钢板的研发

近几年,我国的超高层及大跨度钢结构建筑的建设进入了快速发展的时期。随着钢结构建筑的高度、跨度的不断增大,以前普遍采用的Q345MPa级钢板,如SM490B．A572Gr50．Q345D,Q345GJD等,已不能满足钢结构建筑的发展需要。正在建设中的央视主楼．国家游泳中心．国家体育场,其部分构件已开始采用强度更高的Q390D、Q420C．Q460E钢板。钢结构建筑的蓬勃发展,极大地促进了建筑结构用钢板的研制与开发。     

GB 50017—2017《钢结构设计标准》疑难浅析(8)

<正>22销轴连接(第11章第6节)22. 1材料销轴采用建筑钢材时,如Q345、Q390、Q420、Q460等,强度设计值f_v~b 、f~b采用第4章给出的设计强度值;采用其他类型的机械钢材时,如45号钢、35C_rM_0、40C_r等,应按4. 1. 5条的要求确定设计强度指标,此时,抗力分项系数一般在1. 1～1. 2之间。22. 2计算22. 2. 1耳板按受力机理,耳板有四种破坏模式(图1)。     

高建钢厚壁H型钢残余应力测试研究

近年来,国产高性能建筑结构用钢由于其优良的力学性能,特别是强度对厚度的不敏感性,在国内大跨和高层建筑钢结构中得到了越来越多的应用,但现行相关设计规范中仍缺乏其基于设计可靠度分析的合理设计指标。高建钢常用作厚壁H型钢柱,其残余应力分布对构件承载力影响较大,是分析高建钢基本构件设计可靠度的关键因素之一。本文采用条形切割法,对80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢的纵向残余应力分布进行了详细的测试试验研究。根据试验数据,得到80mm厚高建钢Q345GJ焊接H型钢残余应力分布图,明确了高建钢厚壁焊接H型钢的残余应力分布规律,为高建钢构件设计可靠度分析提供了基础数据。     

对钢结构加固技术规程可靠度水平的评价

基于可靠性原理，根据服役钢结构维修、加固的需要，以钢结构轴心受力构件为例推导分析了抗力统计参数的计算公式。根据建筑结构荷载标准，采用“校准法”计算了现行钢结构加固技术规程的可靠度水平。结果表明，当钢结构轴心受力构件按《钢结构检测评定及加固技术规程》加固后，其可靠指标基本上满足《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求，说明《钢结构检测评定及加固技术规程》中规定的加固方法基本是合理的。     

变电构架中Q235～Q420牌号角钢和钢管适用性分析

为研究不同牌号角钢和钢管在变电构架中的适用范围,应用有关规范对Q235～Q420轴心受压角钢和钢管、单向偏心受压钢管以及纯弯钢管的承载力比值进行了大量计算分析.结果表明:相对于一般规格轴心受压Q235角钢和钢管,Q345,Q390,Q420钢材的长细比经济适用范围分别为λ≤100,λ≤110和λ≤120;相对于一般规格轴心受压Q345角钢和钢管,Q390和Q420钢材的长细比经济适用范围分别为λ≤40和λ≤70;高强钢应用于单向压弯钢管和纯弯钢管时,其经济性能将得以充分发挥.     

中央电视台新台址主楼钢结构用钢特点

根据中央电视台新台址主楼的钢结构特点和设计要求,对其选用钢材的品种规格和性能要求予以详细介绍。其特点是用量大、规格品种多;钢材性能要求高、对焊接材料也有明确要求;用Q345-GJ钢替代Q390-D钢是可行的。并对超高层建筑钢结构选用钢材问题提出建议。     

Experimental study on mechanical properties of high-strength fire-resistant steel at elevated temperatures

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能，通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验，得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数，并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明：在温度低于350~400℃时，国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的，当温度超过400℃后，屈服强度、抗拉强度开始快速下降；欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢；温度低于450℃时，耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合；温度高于450℃时，耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢，提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式，可用于耐火钢结构抗火设计。     

高强度耐火钢高温下力学性能试验研究

为研究高强耐火钢在高温下的力学性能,通过国产Q345FR、Q420FR、Q460FR耐火钢的高温下稳态拉伸试验和热膨胀变形试验,得到了20~800℃下各等级耐火钢的破坏模式、应力-应变关系曲线、力学性能参数及热膨胀系数,并与普通结构钢高温性能以及欧洲、中国的抗火设计规范的相关规定进行了对比。研究结果表明：在温度低于350~400℃时,国产高强耐火钢屈服强度、抗拉强度高于常温的,当温度超过400℃后,屈服强度、抗拉强度开始快速下降;欧洲规范EC3中给出的高温下普通结构钢的弹性模量、强度计算公式不适用于高强度耐火钢;温度低于450℃时,耐火钢试验值与GB 51249—2017《建筑钢结构防火技术规范》中普通钢取值更吻合;温度高于450℃时,耐火钢试验值与规范GB 51249—2017中耐火钢取值更吻合。针对Q345FR、Q420FR、Q460FR高强耐火钢,提出了高温下弹性模量、屈服强度、抗拉强度变化系数拟合公式,可用于耐火钢结构抗火设计。     

Experimental study on mechanical properties and toughness of Q460C high-strength steel and its butt welded joint at low temperature

Compared with the conventional steel structure, the high-strength steel structures are at more risk of brittle fracture, especially in cold regions. In the present study, a series of tests (such as uniaxial tensile test, Charpy impact test and three-point bending test) were carried out at low temperature to investigate the mechanical properties and toughness of Q460C steel and its butt welded joint, fracture micro-mechanisms were analyzed as well. The ductility indices and the toughness indices all decrease with temperature decreases, the heat affected zone (HAZ) in welded joint is more critical to fracture than the base material. The fracture toughness of high-strength steel Q460C is relatively lower than the other three conventional steels (i.e. Q235, Q345 and Q390). In this study, rich experimental data were collected so as to provide reference for the fracture resistant design of high-strength steel structures in cold regions.     

国家游泳中心工程钢结构焊接技术的研究

建筑钢结构所用钢材以Q345、Q235为主,但国家游泳中心项目采用钢材为国产高强度钢Q420C,钢材的可焊性及焊接参数等均超出了《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81—2002,Q420C级钢材碳当量高,冷裂敏感性强．常温、负温焊接工艺参数及焊前预热、层间温度控制、焊后保温等现行国家标准尚没有技术参数,需要在工程实践中研究确定。     

高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法研究

Q420和Q460高强度热轧等边角钢在钢结构中的应用逐渐增多,由于强度提高,部分角钢截面的宽厚比超过规范限值,不满足局部稳定性的要求。GB 50017—2003《钢结构设计规范》对于这一问题并没有给出相应的计算方法和设计规定。结合DL/T 5154—2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》和美国ANSI/ASCE 10—97《输电铁塔设计导则》的相关规定,研究Q420和Q460高强度热轧等边角钢轴心受压构件稳定承载力的设计计算方法,分析了上述规范中对于高强度角钢轴心受压构件稳定设计方法的合理性,为相关设计提供了参考。