房屋建筑钢结构的设计与应用(二)

四、钢结构的材料钢结构的主要材料是钢。钢的种类繁多,性能差别很大,适用于建筑钢结构的钢材只是其中一小部分。用作钢结构的钢材,必需具有较高的抗拉强度σ_b、屈服点σ_8、塑性、韧性和耐疲劳强度,同时还要有冷加工、热加工和可焊性等良好的工艺性能,有的还要求具有适应低温、高温和腐蚀性环境的能力。 (一)钢材的主要性能 1.钢材的破坏形式钢材有两种性质完全不同的破坏形式,即塑性破坏和脆性破坏。塑性破坏是由于结构受力后变形过大,超过了材料或构件可能的应变能力而产生的。它的主要特征是具有较大的、明显可见的塑性     

钢结构脆性破坏事故分析

钢结构脆性破坏事故分析王元清（清华大学土木工程系１０００８４）钢结构的破坏通常可分为塑性和脆性两种形式。其中脆性破坏是结构极限状态中最危险的破坏形式之一，这主要由于它的发生往往很突然、没有明显的塑性变形，而且构件破坏时的承载能力很低，带来的损失也十分...     

振动时效法中有关基本问题分析

一、前言就焊接构件来说,在施焊过程中,由于构件局部加热和冷却不均匀,致使焊接构件内部产生残余应力。焊接残余应力对塑性较好的钢材,虽不影响构件在静载作用下的强度;但会降低构件的刚度、降低抗疲劳的能力,有可能与载荷共同作用下形成过大的应力集中,或者造成双向或三向应力状态,是形成脆性断裂的内在因素。对于较重要的构件,焊后需要机械加工,保持该构件尺寸和形位的稳定性,时效处理是其主要一环。如不进行时效处理,加工后产生变形,致使构件丧失其使用价值;或者由于其变形影响丧失其承载能力。残余应力时效方法很多,不外有冷态与热     

不同钢板厚度的脆性断裂力学特征研究

针对厚钢板强度不足、裂纹敏感性等问题,通过有限元模型构建含缺口尖端的钢板材料,分析不同厚度下钢材缺口尖端应力场分布情况,对钢板脆性断裂倾向进行研究。研究结果表明:在弹性应力阶段,对于50～150 mm的特厚钢板,随钢结构厚度的增加而应力呈现出小幅增长的趋势。沿Z向,σz在缺口尖端取得最大值,靠近裂纹尖端局部区域应力降低并不明显,靠近钢板表面呈直线下降;塑性变形阶段,随着应力水平的增加,特厚板应力衰减速率降低,特厚板的塑性变形受到约束,导致钢板更容易发生脆性破坏。厚钢板的最大拉应力随荷载增加的增幅更为明显,最大拉应力依然在非塑性区且不断增大,最终导致材料发生脆性破坏。     

钢结构厚板层状撕裂及其防止措施的研究现状

层状撕裂是钢结构厚板中的一种脆性断裂形式,通常发生在十字形接头、T形接头和角接接头中。本文结合正在进行的《钢结构设计规范》(GB 50017-2003)的修订工作,对钢结构厚板的层状撕裂问题进行专门的研究综述。从钢材材质、接头应力状态及焊接工艺等三方面分析了层状撕裂的产生机理及其影响因素;并从钢材选材、结构接头设计、加工及焊接工艺措施等方面提出了防止钢结构厚板层状撕裂的技术措施。最后,简要介绍了国内外关于钢结构厚板层状撕裂的相关研究进展。本文对厚板钢材的选材及防止钢结构厚板的层状撕裂具有一定的指导意义。     

Q690D高强钢基于循环微孔扩展模型的断裂预测分析

高强钢材在实际钢结构中已经开始逐步得到应用,开展钢材的超低周疲劳断裂分析是评价高强钢结构在强震作用下断裂破坏的基础.传统断裂力学方法均假定裂纹已经存在,且在初始裂纹尖端存在高应变约束,因此主要适用于研究塑性变形极其有限的脆性断裂问题,对超低周反复荷载下无宏观初始缺陷部位和发生显著塑性变形部位的延性断裂问题不太适用,基于...     

建筑钢结构在强震作用下的局部损伤及其修复加固的研究

在1994年发生的美国Northridge大地震和1995年日本Hyogoken-Nanbu大地震中，建筑钢结构并未象预期的那样在结构中出现塑性铰，而是在许我结构中出现了局部损伤甚至脆性断裂破坏。本文将对建筑钢结构在强震中出现的上述损伤与破坏形式以及目前国内外为解决这些问题而进行的研究现状进行介绍。     

足尺钢梁柱刚性连接节点抗震性能试验研究

通过10个不同连接构造的足尺钢梁柱刚性连接节点的试验,研究了标准栓焊连接节点、标准全焊连接节点、梁翼缘加强型节点、梁翼缘局部削弱型节点以及梁贯通型节点在梁端往复荷载作用下的破坏过程、破坏形态、承载力和塑性变形能力等抗震性能。试验结果表明,梁翼缘局部切割削弱和梁翼缘加盖板节点的梁的极限塑性转角大于0.03,梁贯通型节点、梁下翼缘加腋节点和梁翼缘打孔节点的梁的极限塑性转角大于0.02,其余类型节点的都小于0.02。对实测的梁翼缘和腹板的应力分布的分析表明,梁根部翼缘处于三向应力状态,是其脆性断裂破坏的原因之一。建议钢框架梁柱连接优先采用梁翼缘加梯形盖板节点和梁下翼缘加腋节点。     

960 MPa高强度钢材轴心受压构件局部稳定试验研究

针对960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部稳定性能,对4个箱形截面试件和4个工字形截面试件进行了轴心受压试验。分析了试件的局部稳定性能,并将试验结果与我国、美国和欧洲钢结构设计规范的相应设计计算结果进行了对比分析,研究各国规范对960 MPa高强度钢材轴心受压构件局部稳定性能设计计算的适用性。研究结果表明：当构件的板件宽厚比相同时,960 MPa高强度钢材构件的局部屈曲后强度要大于460 MPa高强度钢材构件,960 MPa高强度钢材构件应考虑钢材的屈曲后强度;我国现行钢结构设计规范中关于轴心受压构件局部屈曲应力的计算结果不适用于960 MPa高强度钢材构件;在试验钢材板件宽厚比范围内,960 MPa高强度钢材构件的局部屈曲承载力,采用美国规范和欧洲规范的设计计算结果较为准确。     

960 MPa高强度钢材轴心受压构件局部稳定试验研究

针对960 MPa高强度钢材轴心受压构件的局部稳定性能,对4个箱形截面试件和4个工字形截面试件进行了轴心受压试验。分析了试件的局部稳定性能,并将试验结果与我国、美国和欧洲钢结构设计规范的相应设计计算结果进行了对比分析,研究各国规范对960 MPa高强度钢材轴心受压构件局部稳定性能设计计算的适用性。研究结果表明:当构件的板件宽厚比相同时,960 MPa高强度钢材构件的局部屈曲后强度要大于460 MPa高强度钢材构件,960 MPa高强度钢材构件应考虑钢材的屈曲后强度;我国现行钢结构设计规范中关于轴心受压构件局部屈曲应力的计算结果不适用于960 MPa高强度钢材构件;在试验钢材板件宽厚比范围内,960 MPa高强度钢材构件的局部屈曲承载力,采用美国规范和欧洲规范的设计计算结果较为准确。     

钢结构半刚性节点极限承载力与抗震性能研究

为研究钢结构半刚性节点极限承载力及其抗震性能,本文通过采用ABAQUS软件对某项目转换桁架半刚性节点进行拟动力作用下的应力分析和节点极限承载力分析。结果表明：除各构件局部接触角部位置达到屈服强度,进入塑性外,节点其他区域Mises应力明显低于材料屈服强度,节点整体基本保持弹性状态,未出现明显的塑性开展,满足节点极限承载力与抗震性能作用下的性能目标;极限破坏时,构件区域先于节点区域破坏,且各节点设计均满足安全储备要求。     

高强度钢材轴心受压构件的受力性能

介绍了高强度钢材在实际工程中的应用状况,基于高强度钢材焊接截面钢柱轴心受压试验结果,给出了高强度钢材焊接箱形和焊接I形截面的残余应力分布,并结合多个国家的钢结构设计规范对试验结果进行了分析计算、讨论和比较,对高强度钢材焊接截面轴心受压构件整体稳定和局部稳定受力性能进行了研究。研究结果表明,焊接箱形和焊接I形(绕弱轴,翼缘为焰切边)两种截面(板厚<40mm)的高强度钢材(屈服强度690MPa)轴心受压构件的整体稳定系数高于普通钢材钢构件,可以划分为b类截面;而翼缘的局部稳定性能没有明显提高,翼缘宽厚比限值仍可采用我国现行钢结构规范的规定值。     

钢结构塑性设计中的若干问题

本文讲述了《钢结构设计规范》(GBJ17-88)中新增一章——塑性设计的有关规定,对其适用条件、设计表达式和为保证塑性铰作用,对钢材、构件截面宽厚比、构件计算及侧向支撑间距等方面要求,进行了重点解说。     

高强Q690钢柱高温下轴心受压局部稳定设计方法（英文）

局部屈曲是钢结构构件的一种破坏模式,钢结构发生局部屈曲破坏时,屈曲应力小于钢材的屈服强度。为了研究高温下高强Q690钢柱的局部稳定性能,采用有限元软件ABAQUS建立有限元模型,模型采用其他学者完成的Q460钢柱轴心受压局部屈曲试验进行验证,考虑宽厚比、温度、初始缺陷、残余应力和翼缘与腹板之间相互作用的影响,对高强Q690钢柱进行参数分析。研究结果表明:宽厚比对局部屈曲有显著影响,宽厚比的增大导致试件极限承载力的降低;初始缺陷和残余应力对局部屈曲应力有较大影响,且试件的极限承载力随着温度的升高而明显下降。基于有限元分析结果提出了适用于高强Q690钢柱高温下的局部稳定设计方法和宽厚比限值,并与GB50017-2017、Eurocode 3和ANSI/AISC 360-10中的设计方法进行了比较。     

钢结构压弯构件研究进展综述

钢结构因具有强度高、质量轻等优点,在工程中得到广泛应用。压弯构件是钢结构中应用较为广泛的一种构件形式,其稳定性和承载力对整个工程的安全性具有重要的影响。GB 50017-2003《钢结构设计规范》对于钢结构压弯构件稳定性的规定,主要针对的是普通钢钢结构构件,且有些条款存在设计不合理的情况,有待完善。高强度钢材构件有众多优点,但在承载力计算等方面,现行GB 50017-2003对高强度钢材的工程应用表现出较大的限制性。为此,对国内学者所进行的普通钢压弯构件稳定性的理论研究,以及国内外学者对高强度钢材压弯构件的研究进展进行总结,并对高强度钢材压弯构件的研究与应用提出展望。     

直接分析设计法中的受压构件等效初始缺陷研究

在GB 50017-2017《钢结构设计标准》中,仅对考虑材料弹性阶段的直接分析设计法中的构件初始缺陷取值作出了规定,对考虑材料弹塑性发展的直接分析设计法中未给出构件初始缺陷取值的具体数值.为此,基于钢结构塑性稳定理论,利用轴心受压构件稳定系数反向推导其等效初始缺陷,包括初始几何缺陷和残余应力.根据不同的截面类型和钢材...     

国产钢结构用Q345(16Mn)钢在恒载升温条件下的应变-温度-应力材料模型

为了对我国钢结构耐火设计与评估提供基础数据,利用微机控制电液伺服试验机及加温装置和特别设计的变形测量装置,采用恒载升温试验方法,对国产10个钢厂生产的钢结构用Q345(16Mn)钢进行424次试验研究.把钢材总应变分离成初始应变、自由膨胀应变和耦合应变,构造出钢材的应变-温度-应力材料模型.当结构的应力水平确定后,应变-温度-应力模型给出材料应变随温度上升的变化规律,为钢结构的高温变形计算提供支持;如果规定了结构的破坏应变,则可确定结构在给定应力水平下的临界温度用以钢结构保护层厚度计算;如果已确定结构的最高温度和破坏应变,可用该模型计算钢材的设计强度进行钢结构高温承载力复核.所建立的ε-T-k模型可直接应用于任何静定钢构件,也可近似直接应用于约束作用较小或初应力较大的超静定钢构件;当与恒温加载模型联合使用,可应用于火灾中任意力一热途径作用下钢结构的全时程分析.     

浅析钢结构脆性断裂和疲劳的防治措施

本文主要对钢结构脆性断裂和疲劳的问题进行了深入细致的分析,论述了其断裂和疲劳的原因及防治措施,总结出提高和改善钢结构构件疲劳性能的设计、施工等措施,进而更好地避免钢结构构件疲劳破坏。     

复合型高性能钢材轴压构件整体稳定性能研究

为提升现代钢结构工程的综合抗灾能力,集高强度、高延性、耐蚀性和耐火性为一体的新一代复合型高性能钢材已经出现.该文针对该类钢材焊接工字形截面轴压构件的整体稳定性能,设计并完成6个长柱稳定试验,研究构件的稳定承载力和失稳破坏形式,并将试验结果与我国《钢结构设计标准》(GB 50017-2017)的柱子曲线进行对比,给出建议...     

残余应力对焊接箱形轴压柱整体稳定性能的影响

采用有限元参数分析,比较了3种残余应力分布形式、6种箱形截面、6种钢材屈服强度(235~960 MPa)条件下残余应力对焊接箱形轴压柱整体稳定性能的影响。结果表明:残余应力分布形式对构件稳定性能影响较小。按矩形残余应力分布计算可知:当板厚不大于20 mm且宽厚比不大于20时,相同残余应力水平下,截面尺寸对构件稳定性能影响较小;不同屈服强度下残余应力对构件稳定性能有一定影响,且稳定性能随钢材强度增大而提高;截面中拉压残余应力水平对构件稳定性能有较大影响。