高强度螺栓过火冷却后力学性能试验研究

高强度螺栓连接是钢结构最常用的连接方式之一,其火灾后受力性能对整个结构灾后承载安全至关重要。通过对常用的8.8S和10.9S高强度螺栓进行高温过火冷却后力学性能试验研究,得到了过火温度对应力-应变关系曲线、屈服强度、抗拉强度和弹性模量的影响规律。试验包括自然冷却、泼水冷却两种冷却方式。研究结果表明：当过火温度超过400 ℃时,过火与冷却作用对高强度螺栓的力学性能将产生较大的影响;当过火温度超过700 ℃时,冷却方式对高强度螺栓的力学性能影响有较大的差别,在自然冷却条件下,延性不断加大,强度有略微回升,但幅度不明显;在泼水冷却的情况下,应力-应变曲线呈现明显脆性,塑性平台消失,强度大幅度回升,在过火温度超过800 ℃后10.9S高强度螺栓的强度甚至比未受火时提高约20%。     

双向螺纹螺栓球节点体系研究

网架结构既能覆盖大空间,也可用于中小跨度,国内外适用面如此广,很需要使它的构造方法高度经济化、合理化.双向螺纹螺栓大头螺纹左旋受压,螺栓小头右旋螺纹受拉.该节点构造简化了安装、生产程序,不用套筒、销钉,节省了钢材.同时,螺栓无需齿槽,既增加了强度,还避免了应力集中,能充分发挥高强度螺栓的材料性能.本节点球双向螺纹螺栓通过拉压和破坏性拉压试验证明,节点安全度高,适用于螺栓球、半螺栓球等各种螺栓球节点网架工程.     

平板网架结构用高强度螺栓疲劳问题研究进展

在往复载荷作用(悬挂吊车和风荷载等)下,螺栓球节点网架结构可能发生疲劳失效.螺栓球节点平板网架的疲劳问题的关键是节点的疲劳,而节点的疲劳主要是高强螺栓的疲劳.本文以螺栓球节点网架结构高强度螺栓为研究对象,重点总结了近30年来国内外学者在上述两种往复载荷作用下螺栓的疲劳试验、数值模拟和理论分析等3个方面的相关成果.在总结...     

钢网架中高强螺栓紧固程度与承载力关系研究

设计了5组试件,研究高强度螺栓分别拧入螺栓球不同深度时的球节点承载能力,分析高强螺栓紧固程度对螺栓球节点破坏模式的影响,量化高强螺栓紧固程度与承载能力的函数关系,为处理钢网架工程中经常出现的高强螺栓紧固不到位的问题提供理论依据,也可为相关规范的修订提供参考。     

锈蚀后螺栓球节点抗拉力学性能试验研究与数值模拟

锈蚀是影响钢结构耐久性的重要原因,它减小了钢构件和节点的有效截面面积和有效厚度,引起构件和节点承载力的降低。针对唐山某锈蚀螺栓球网架结构工程项目,采用足尺破坏试验,研究螺栓球节点锈蚀后的力学性能,并与JGJ 7—2010《空间网格结构技术规程》相比较,评估锈蚀后螺栓球节点力学性能的退化规律以及是否满足JGJ 7—2010要求。最后,在假定螺栓与螺栓球为沿厚度方向均匀锈蚀的前提下,通过有限元参数化分析,进一步研究了大气条件下锈蚀程度随时间的关系,提出了节点承载力的计算方法。     

螺栓球节点网架偏心对杆件影响分析

钢结构网架在未来有着广阔的发展空间,其具有许多优点,尤其是螺栓球节点网架,但其节点仍存在缺点,利用有限元软件 ANSYS 对螺栓球节点网架进行不同尺寸偏心设计分析,比较不同偏心后对网架各杆件影响是否符合工程应用,对以后螺栓球网架节点优化设计在工程中应用打下了基础。     

螺栓球钢网架结构的质量检测与控制

本文通过对螺栓球钢网架结构的检测进行分析，指出螺栓球网架结构质量控制的主要方面，并对几种常见的质量缺陷从制作和受力机理分析其成困，提出改善方法。     

试析钢结构连接与高强度螺栓施工工艺

目前,钢结构的施工是建筑工程中必不可少的一部分,在钢结构施工之前,我们必须要对钢结构进行拼装,也就是将各个钢杆件和节点有机的连接而成的结构,钢结构的连接是钢结构施工的基础,也是最重要的环节。在钢结构的连接过程中,采用电弧焊的方法极为广泛,并且可以是钢结构具有较高的稳定性,与焊接方法具有同样作用的还有高强度螺栓,在连接过程中,使用高强度螺栓可以增强钢网架的承载力,并且在施工过程中能够保证其质量,从而保证整个建筑工程的质量。本文就钢结构连接与高强度螺栓施工工艺进行分析,以供大家参考。     

浅谈游泳馆螺栓球网架结构施工技术

本文结合济宁市全民健身广场游泳馆螺栓球网架结构施工技术,详细介绍了螺栓球形节点网架结构的安装及施工注意事项。     

网架结构的螺栓球焊接球混合节点

网架结构的螺栓球焊接球混合节点韦灼彬张士彬霍利民（海军后勤学院３００４５０）（天津开发区天达网架公司３００４５７）焊接空心球节点和螺栓球节点是目前我国应用最为普遍的两种网架节点形式。这两种节点形式以其各自的优越性受到了广大工程技术人员的青睐，尤其是螺...     

Q690钢材高温后的力学性能试验研究

通过升温、冷却和拉伸试验,对历经300~900℃高温后的Q690钢材在自然冷却和浸水冷却条件下的力学性能展开试验研究。结果表明：经高温冷却的Q690钢材在不同温度和不同冷却方式下有不同的外观特征;受热温度超过500℃时,高温冷却对Q690钢材的弹性模量影响很小,对其强度和伸长率影响较大;当受热温度不超过700℃时,Q690钢材高温后的强度和伸长率在两种冷却方式下具有基本相同的变化规律;在700~800℃之间,不同冷却方式对Q690钢材高温后强度和伸长率产生影响,且随温度升高差别愈加明显,自然冷却条件下强度降低且伸长率增大,浸水冷却条件下强度增大且伸长率减小。将Q690钢材高温后力学性能与Q235钢材和Q460钢材比较,认为不同强度等级钢材高温后的力学性能差别显著,在自然冷却条件下较高强度钢材（Q690）的强度衰减和延性增长大于较低强度钢材（Q235和Q460）的。根据试验结果,建立了不同冷却条件下的高温后各力学参数与受热温度之间的数学模型,该模型可用于火灾后Q690钢结构的承载能力的评估。     

Behaviour of Grade 8.8 bolts under natural fire conditions—Tests and model

Recent full-scale experimental tests performed on steel and composite structures have demonstrated that the presence of tensile forces in axially-restrained beams during the cooling phase of a fire could lead to bolt failures. In order to understand this observation and design structures that are not prone to such a failure mode, it is essential to have a deep knowledge of the material behaviour of all the components, including bolts, during both the heating and cooling phase.In the present article, the test set-ups and the results of the tensile and shear tests performed at the Centro Sviluppo Materiali (Italy) on Grade 8.8 bolts under heating-cooling cycles are described.Then, material laws are defined for characterising the mechanical behaviour of Grade 8.8 bolts under heating and cooling phases. These laws account for the non-reversibility of the mechanical properties of Grade 8.8 bolts.     

Experimental Study on Residual Mechanical Properties of Bolt-Sphere Joints After a Fire

Through tensile testing of 15 steel bolt-sphere joints and 15 aluminum alloy bolt-sphere joints, influencing rules of material type, high temperature and cooling mode on tensile properties of post-fire bolt-sphere joints were studied, and then failure modes of the joints were determined. According to experimental data, the calculation formula of residual tension capacity of post-fire bolt-sphere joints was presented. Experimental data indicated that (1) decreased extension on the mechanical properties of aluminum alloy bolt-sphere joints after high temperature in the fire was significantly higher than that of the steel bolt-sphere joints; (2) when fire temperature was lower than 800 °C, the tension capacity of steel bolt-sphere joints could be restored by more than 90% after cooling; (3) when fire temperature was lower than 500 °C, the tension capacity of aluminum alloy bolt-sphere joints could be restored by more than 50% after cooling; (4) bolt-sphere joints could still satisfy the requirement of “strong node and weak member” after a fire; and (5) material type and fire temperature were the main factors that influenced post-fire mechanical properties of bolt-sphere joints.     

高温后HVFA-SHCC的单轴压缩力学性能及本构关系

采用40mm×40mm×160mm棱柱体试件,研究了高温后大掺量粉煤灰-应变硬化水泥基复合材料(HVFA-SHCC)的单轴压缩力学性能,探讨了不同目标温度(100、200、400、600、800℃)和不同冷却方式(自然冷却、浸水冷却)条件下HVFA-SHCC试件抗压强度、弹性模量、压缩韧性、破坏模式及质量的变化.采用扫描电子显微镜(SEM)对试件的微观结构进行分析,获得了高温后HVFA-SHCC单轴压缩性能的劣化机理.结果表明:当温度低于200℃时,温度对试件力学性能及质量损失的影响较小;400~800℃时,试件内部结构变得疏松,残余力学性能劣化严重,尤其是800℃时,试件的抗压强度仅为常温状态的39.9%,弹性模量为常温状态的32.3%,压缩韧性指数为常温状态的59.0%,质量损失率达15.5%;浸水冷却试件的残余力学性能得到了一定程度的提高.同时,基于试验结果,建立了高温后HVFA-SHCC的单轴压缩本构方程.     

高温后HRBF500细晶粒钢筋力学性能试验研究

试验研究了16组共48根HRBF500细晶粒钢筋在常温和高温冷却作用后（5种温度、3种冷却方式）的力学性能,得到了不同高温冷却作用后细晶粒钢筋的应力-应变关系,分析了屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率、均匀伸长率、截面收缩率等的变化规律。试验表明：温度作用相对较低时(300℃、400℃、600℃),细晶粒钢筋力学性能变化不明显;温度作用相对较高时(700℃、900℃),细晶粒钢筋各项力学指标逐渐退化。根据试验结果,经回归分析建议了高温后细晶粒钢筋屈服强度、抗拉强度、弹性模量、断后伸长率的计算公式。研究成果可作为火灾后采用HRBF500级细晶粒钢筋混凝土结构的损伤评估的依据。图12表6参7     

高强度Q690钢柱受火后受力性能试验研究

为了获得高强度Q690钢柱受火后的受力性能,采用电炉将2根高强度Q690钢焊接H形截面柱升温至800℃后自然冷却至常温,对受火后钢柱进行受压试验,得到钢柱的承载力和破坏模式。为考察受火对钢柱承载力的影响,对2根同尺寸不受火钢柱也进行受压试验。使用ABAQUS软件建立了试验钢柱有限元模型,考虑钢材受火后力学性能的退化和截面残余应力的影响,模拟试验构件的结构响应,并与试验结果进行对比。研究表明:钢柱均发生了绕弱轴的整体失稳破坏;经800℃受火作用后的钢柱承载力与不受火相比降低30%左右;有限元分析结果与试验结果吻合良好。进而采用有限元模型分析受火温度、冷却方式、长细比等参数对受火后Q690钢柱整体稳定系数的影响,有限元分析发现:受火后Q690钢柱稳定系数随受火温度升高呈先增大后减小的趋势,转折点为800℃左右;受火温度较低时冷却方式对Q690钢柱稳定系数影响较小,受火温度高于800℃后影响显著;受火后Q690钢柱稳定系数随长细比增大而降低,长细比小于80时,降低幅度较大,长细比超过80时,降低幅度减小。     

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。     

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。