地震区建筑用钢的韧性对建筑物抗震性能的影响

根据地震区建筑用钢在交变地震载荷下的服役条件及其失效模式的特点 ,分析了钢的韧性对建筑物抗震性能的影响。介绍了国外有关动态及国内现状 ,提出了地震区建筑用钢避免低温低应力脆断的建议     

钢筋的高应变低周疲劳性能分析

利用MTSNEW810电液伺服材料试验机,对HRB400,HRB500钢筋的高应变低周疲劳性能进行研究。采用控制总位移幅不变、保持应变率恒定并通过引伸计监测记录应变值的方法,测定HRB500钢筋高应变低周疲劳过程中的循环应力应变曲线,通过Basquin和Manson-Coffin公式拟合得到各规格钢筋的疲劳寿命方程,从而得到循环应力与应变、应变与疲劳寿命的关系。实验结果表明,HRB500高强钢筋比HRB400钢筋在高应变低周疲劳性能方面具有明显的优势。     

钢筋高应变低周疲劳寿命的统计分析

对轧后淬火、自回火(QST)HRB400钢筋的低周疲劳寿命进行了试验测定。针对高应变低周疲劳的分散性,采用威布尔双参数概率函数、正态分布与对数正态分布函数及t分布函数等多种数理统计方法,对所测得的低周疲劳寿命进行了统计处理与分析。结果表明,在所采用的概率函数中,t分布函数应用于疲劳寿命的分析具有最高的可靠性,正态分布应用于疲劳寿命的分析最不具可靠性,威布尔最大似然法应用于疲劳寿命的分析最为安全。统计分析结果可为钢筋高应变低周疲劳寿命的数据分析提供可靠的理论依据。     

低屈服点钢低周疲劳性能研究

近年来,低屈服点钢因其优越的耗能能力而广泛应用于结构抗震中。为了对国产低屈服点钢的低周疲劳性能进行研究,本文对牌号为LY100、LY160及LY225的低屈服点钢进行了大塑性变形下的低周疲劳试验,试验采用应变控制的等幅循环加载,分析了其破坏现象、循环应力响应特征、循环骨架曲线、滞回曲线特点等性能,并基于不同的模型对其低周疲劳寿命进行了预测。结果表明：国产低屈服点钢具有良好的抗低周疲劳能力;Ramberg-Osgood模型可以很好地拟合钢材循环应力-应变曲线;Manson-Coffin模型及Kuroda模型均可有效拟合低屈服点钢的低周疲劳寿命曲线,其中Manson-Coffin模型的拟合精度较好,而Kuroda模型更适用于大应变下疲劳寿命预测。     

热处理方钢管短柱超低周疲劳性能试验研究

强震下钢结构构件会发生局部或整体屈曲,造成构件局部塑性应变集中,导致构件在反复荷载作用下最终发生断裂,因此有必要开展大塑性应变循环加载下局部屈曲和后续延性断裂的耦合破坏机理研究。通过热处理冷弯方钢管短柱的超低周疲劳试验,对上述破坏机理进行了研究。试验考察了宽厚比和加载历史对于方钢管短柱屈曲后断裂模式及抗震性能的影响,并给出了累积延性评估方法。试验结果显示:所有试件受压时承载力的下降皆由局部屈曲导致,而受拉侧承载力的退化则由延性断裂造成;构件的累积塑性耗能可分解为各向同性强化耗能和随动强化耗能,且两者受拉时对应值呈线性关系。     

结构钢的超低周疲劳性能

极端荷载条件下(如地震、支座沉降等),钢结构经历大变形、单调加载或超低周疲劳(ULCF)(Nf100次)导致断裂。尽管已对单调延性损伤和低周疲劳(LCF)进行了研究并建立模型,但对ULCF的研究尚不充分。介绍S185结构钢ULCF性能的研究结果。提出可得到缺口试样ULCF数据的试验方案。研究也得到材料的LCF和单调损伤数据,ULCF通过这两种情况展示其损伤特点。研究得到光滑试样的LCF数据,同时结合基于图像的方法,对光滑试样和缺口试样进行单调拉伸试验。为预测试样的ULCF寿命,采用非线性有限元模型对相关参数的变化历史进行模拟。基于现有的试验数据,采用3种建模方法对试样的ULCF性能进行评估,为进一步提高其性能给出了重要建议。     

低屈服点钢RC框架抗震性能研究

通过2榀低屈服点钢筋和1榀普通钢筋的两层两跨RC框架低周反复加载试验,对结构的破坏形态、破坏机制、滞回曲线、骨架曲线、位移延性、刚度退化、耗能能力等抗震性能进行了较为深入系统的研究。研究表明,与普通RC框架相比,在相同水平承载力情况下,低屈服点钢筋RC框架具有延性性能好、变形能力大、刚度退化趋缓、耗能能力强的特性,可见,低屈服点钢筋RC框架具有更优的抗震性能。     

火灾后Q690高强钢超低周疲劳性能研究

为评估经历火灾的钢结构剩余抗震性能,需要明确火灾后结构钢材超低周疲劳性能。以受火温度、冷却方式和疲劳应变幅为变量,对23组高温后的Q690高强钢进行了超低周疲劳试验,获得了高温后Q690高强钢的疲劳寿命和循环应力-应变曲线。在此基础上,分析了Q690高强钢的超低周疲劳性能以及耗能能力,讨论了火灾后Q690高强钢的超低周疲劳破坏形态,并对其微观金相组织进行了观测,讨论了微观组织对超低周疲劳性能的影响。结果表明：高温后Q690高强钢仍具有良好的耗能能力,其循环应力-应变曲线呈现出饱满的梭形;经历600℃后自然冷却可以起到回火的效果,使Q690高强钢的疲劳寿命较常温的提高了23.4%;经历900℃高温后,冷却方式对Q690高强钢的峰值应力影响显著,浸水冷却的Q690高强钢的峰值应力是自然冷却的1.77倍;高温后Q690高强钢金相组织发生变化并影响其超低周疲劳性能;除经历900℃浸水冷却的Q690高强钢外,断口可以观察到明显的疲劳源、疲劳弧线和瞬断区,疲劳应变幅的增加使疲劳弧线间距增大。     

高强度抗震建筑用钢应大力推广

地震应当引起行业对建筑用钢抗震性能的深入思考。面对国内高层建筑建设不断增多的情况，如何确保建筑的安全问题越来越紧迫。有关人士指出：应当在结构设计中不断提高对钢筋强度的要求，注重高强度、高性能、大型化、功能化建筑用钢的生产开发，其中耐火、抗震性能是建筑用钢需重点解决的两大课题。中国应完善国内建筑用钢系列，提高高强度用钢的生产比重。     

带可更换低屈服点耗能梁段-端板连接的#br# 钢框筒结构抗震性能试验研究

为研究带可更换低屈服点耗能梁段 端板连接的钢框筒结构(SFTS-RSLs)抗震性能和震后可更换能力,以耗能梁段长度和楼板组合效应为研究变量,设计3个2/3缩尺的单层单跨SFTS-RSLs子结构平面试件。框筒柱和裙梁采用Q460高强钢,耗能梁段采用低屈服点钢LYP225。通过水平低周往复加载试验对结构的破坏模式、刚度、承载力、耗能能力、延性、可更换能力以及耗能梁段塑性转角与超强系数进行研究。试验结果表明：试件滞回曲线饱满,延性高,具有稳定、良好的耗能能力和塑性变形能力;耗能梁段的破坏模式主要为翼缘严重屈曲且翼缘 端板焊缝撕裂或腹板撕裂;耗能梁段超强系数均值约为1.95,极限塑性转角超过0.18rad,远大于AISC 341-16规定的塑性转角限值0.08rad;楼板组合效应对结构承载力、耗能能力、延性、可更换能力、耗能梁段塑性转角和超强系数影响不大,对结构的弹性刚度影响显著;减小耗能梁段长度能够提高结构承载力、抗侧刚度、耗能梁段塑性转角和超强系数,但会降低结构的耗能能力和延性;加载过程中,结构的塑性变形与损伤集中在耗能梁段,框筒柱和裙梁处于弹性状态,有利于结构震后修复与正常使用功能的快速恢复。     

630MPa超高强钢筋低周疲劳性能试验研究

630MPa超高强钢筋已应用于实际工程,而目前针对国产630MPa超高强钢筋的低周疲劳性能研究尚未见报道。为此,以我国国产630MPa超高强钢筋为研究对象,对其进行了静力拉伸试验,得到其静拉力学性能参数。通过恒应变幅加载低周疲劳试验,得到疲劳寿命、循环响应特征及应力-应变滞回曲线等指标,研究了630MPa超高强钢筋的疲劳性能,进行了低周疲劳特性评价。在试验研究的基础上,得到了630MPa超高强钢筋疲劳性能参数,建立了其疲劳寿命预测公式。采用OpenSees软件进行了630MPa超高强钢筋材料低周疲劳试验数值模拟,分析表明利用得到的超高强钢筋疲劳性能参数可以较精确地进行630MPa超高强钢筋低周疲劳数值模拟。     

配置低屈服点角钢连接件的钢框架节点损伤控制及优化设计

为实现结构损伤控制以及震后可快速恢复,提出一种配置可更换低屈服点角钢连接件的钢框架节点。采用ABAQUS有限元软件建立连接节点数值分析模型,并采用典型试验结果进行验证。利用上述数值分析模型,建立不同削弱策略、不同连接件材料的节点模型,优选损伤控制模式。然后,通过建立不同削弱程度、不同连接件耗能段长度的节点模型,分析这2个参数对角钢连接节点抗震性能以及结构保险丝功能的影响,并提出设计建议。研究结果表明：采用低屈服点钢材的连接件,耗能占各部件总耗能比例可达95%,有效保护主体结构,保证节点延性。综合考虑加工难度、耗能比例、结构保险丝功能和材料利用率等,配置角钢薄腹板削弱策略是优选解决方案。随着削弱程度的增加,角钢连接件塑性变形和耗能比例逐渐增加,结构保险丝功能有效提高;随着耗能段长度的增加,角钢连接件耗能比例增大,说明此措施能够在不过度削弱节点承载能力的情况下有效保护主体结构;但当耗能段超过1.0倍梁宽时,耗能段屈曲变形明显,影响节点延性,同时耗能提高不明显。因此,在控制设计承载力系数不超过1.0,适当增加耗能段长度(不超过1.0倍梁宽),可有效提高结构保险丝作用效果。     

高温自然冷却后Q345钢材疲劳性能试验研究

为研究火灾后钢材承受机械振动、风致振动和车辆振动等动力荷载的疲劳性能,通过升温、自然冷却和疲劳试验,对室温和经历250～750℃高温自然冷却后的40个Q345钢材试样进行轴向拉伸疲劳性能试验研究。结果表明:不同高温自然冷却后Q345钢材疲劳断口的破坏特征存在明显差异,裂纹扩展区和瞬断区的面积随温度升高而发生变化; Q345钢材在室温或经高温自然冷却后的疲劳断口具有典型韧窝组织,受热温度不超过500℃时韧窝组织随温度升高而增多变密,受热温度为750℃时韧窝组织减少、变浅且大小分布不均匀,主要表现为具有撕裂痕迹的类解理破坏;经高温自然冷却后Q345钢材的疲劳寿命随着温度增加而呈先增加后减小的变化趋势,与常温下钢材的疲劳寿命相比,500℃以内时,疲劳寿命随温度升高而增加,最大增幅为277.18%,750℃时疲劳寿命下降了65.27%。根据试验结果,建立不同高温自然冷却后Q345钢材的概率S-N曲线模型,利用该模型可对火灾后Q345钢结构的疲劳性能进行有效评估。     

高延性纤维混凝土拉压疲劳性能试验研究#br#

高延性纤维混凝土具有良好的变形能力和抗疲劳性能,可以将其应用在承受周期荷载的大型混凝土工程中。为研究高延性纤维混凝土的疲劳性能,共制作了54个试件,对其进行等幅重复荷载作用下的拉压疲劳试验。通过静力拉伸试验得到极限拉应力后,分别采用0.7、0.8、0.9的应力水平,10Hz、20Hz、30Hz的频率研究高延性纤维混凝土的疲劳强度、次数和寿命参数。根据疲劳累积损伤理论,分析高延性纤维混凝土的拉压疲劳强度、变形的变化规律。试验结果表明,重复荷载作用下高延性纤维混凝土疲劳破坏符合威布尔双参数分布,并给出了相应的p-S-N方程。该研究结果可以为混凝土结构抗震设计、路桥的振动影响等分析提供依据。     

高温下及高温后1770级ф~P5低松弛预应力钢丝力学性能试验研究

鉴于预应力钢丝高温下及高温后的力学性能是开展预应力结构抗火设计及进行火灾后预应力结构损伤评估与修复的重要依据,对16个1770级P5低松弛预应力钢丝试件进行了高温下拉伸试验,14个钢丝试件进行了高温后拉伸试验。试验表明,随着温度升高,高温下钢丝应力-应变关系曲线形状趋于平缓,钢丝的强度、弹性模量等力学指标不断退化;对于高温后钢丝,温度历程低于300℃时,钢丝力学性能变化不明显;高于300℃时,随温度历程的升高,钢丝应力-应变关系曲线逐渐软化,钢丝各项力学指标逐渐退化。应用粘弹性力学理论,得到了去除加载速率影响的高温下钢丝应力-应变关系曲线,得到了钢丝各项力学指标在高温下及高温后的退化规律,建立了高温下及高温后的钢丝应力-应变曲线方程。为开展预应力结构抗火性能分析及火灾后损伤评估提供了基础性素材。     

混杂纤维增强高性能混凝土(HFHPC)高温力学性能及微观分析

研究了混杂纤维增强高性能混凝土(HFHPC)与普通混凝土(NC)的高温力学性能,测试了两种混凝土试件在承受常温及200、400、600、800℃高温后的抗压、劈裂抗拉和抗折强度及试件烧失量,采用SEM观察高温后的混凝土微观组织变化。结果表明:混杂纤维可显著提高混凝土的常温及高温力学性能。在所试验温度下的HFHPC混凝土的抗压、劈裂抗拉和抗折强度均高于NC混凝土,且在400℃时,达到最大值。400℃以后,HFHPC混凝土的力学性能随着温度升高而降低,但仍显著高于同温度时NC混凝土的强度值,特别是劈裂抗拉强度的提高尤为明显,至800℃时HFHPC混凝土的抗压、劈裂抗拉、抗折强度分别为同温度时NC混凝土的1.24、4.5和1.61倍。     

合同能源管理新进展及在建筑领域的发展建议

2010年,国务院常务会议研究了加快推行合同能源管理、促进节能服务产业发展的政策措施,节能服务产业在政策支持、资金奖励、融资渠道、技术标准、自身建设等多个方面都取得了突破性的进展。本文首先从国际项目支持、国内政策法规和行业统计数据3个方面回顾了节能服务产业在我国的发展历程,而后重点分析了2010年以来节能服务产业发生的一系列重大事件及其影响。对于发展潜力巨大的建筑领域,在对2010年以来的相关政策、技术标准和实体行为进行分析的基础上,展望了合同能源管理的发展前景,并从技术角度对其在本领域的进一步发展提出了几点建议。