考虑节点域加强的Q690GJ高强钢梁柱节点抗震性能试验研究

对4个梁端盖板加强-翼缘削弱型梁柱中节点试件进行低周反复荷载试验,主要研究节点域设置补强板和斜向加劲肋对高强钢节点的破坏模式、承载能力、转动能力、延性及耗能能力等的影响,并与ANSI/AISC 341-05推荐方法的计算结果进行对比,试验中,普通试件的破坏形式为节点域出现剪切塑性铰,节点域加强试件在翼缘削弱处发生明显塑性变形;经分析节点域贴焊的等厚补强板参与工作的程度为54%,斜加劲肋则为38%,从节点承载力来看,两者的加强效果相当;由于加载条件所限,各试件的延性和耗能能力并未达到预期的指标,但试件贴焊斜加劲肋后,转角延性系数降低约67%,节点域等效阻尼系数降低约38%,表明节点域加强后其转动能力及耗能能力急剧下降;对于高强度钢材,ANSI/AISC 341-05有关节点域抗剪承载力的计算规定偏于保守。     

高强钢S690的高温力学性能

由于火灾下钢结构力学性能退化将导致承载能力减小,因此将其作为钢结构设计的主要内容。为了解高强钢S690高温下的力学性能,使用稳态和瞬态方法对温度范围20～700℃的试样进行了试验研究。将试验结果与欧洲、美国、澳大利亚和英国设计规范进行对比,结果显示,现有规范均无法安全指导S690钢结构的耐火性设计。因此,研究高温下S690的力学性能具有重要意义。     

Q690D高强钢焊缝连接疲劳性能试验研究

文中对Q690D高强度钢材及其焊缝连接的疲劳性能进行试验研究,讨论Q690D母材、对接接头、十字接头三种连接形式的疲劳极限;拟合了S-N设计曲线,并与现行规范进行比较,对其疲劳特性及疲劳寿命给予评价。试验结果表明：Q690D母材与普通钢材相比表现出较高的疲劳抗力;GB50017设计曲线能较好评估循环次数大于30万对接接头的疲劳寿命,且具有足够安全储备;十字接头S-N设计曲线与AISC360规定的疲劳设计曲线吻合较好。采用电镜扫描分析不同阶段断口的微观形貌特征,并基于零塑性累积应变率假设得到疲劳损伤公式,讨论焊接缺陷对试件疲劳损伤的影响。断口形貌可以反映试件的疲劳损伤发展过程,损伤曲线又很好地解释了断口的形成机理。     

Q690D高强钢螺栓连接疲劳性能试验研究

为探究Q690D高强度钢材螺栓连接的疲劳性能,对Q690D高强钢母材、有孔板和螺栓连接三组试件进行疲劳试验,拟合了S-N设计曲线,并与现行规范进行比较,对其疲劳特性及疲劳寿命给予评价。试验结果表明：Q690D高强钢母材、有孔板、螺栓连接疲劳极限比GB50017理论计算值分别提高了170%、76.02%、47.76%,比AISC360理论计算值分别提高了200%、131.77%、70.49%,说明Q690D高强钢螺栓连接具有较高的抗疲劳能力。讨论了应力集中与螺栓预紧力对试件疲劳强度的影响,应力集中系数越大,疲劳强度越小,螺栓预紧力能缓和应力集中程度,可间接提高疲劳寿命。基于零塑性累积应变率假设得到了疲劳损伤公式,应力集中在一定程度上可以反应损伤发展,损伤曲线可以解释疲劳破坏机理。     

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。     

高温作用后高强Q690钢焊接截面残余应力试验研究

焊接中的不均匀受热和冷却使钢材内部产生残余应力,残余应力会降低钢构件的刚度、稳定承载力和疲劳性能。钢构件在高温下的强度退化、塑性和蠕变变形会引起截面残余应力改变,从而影响其火灾下及火灾后承载力。为此,采用高强Q690钢材制作了6个焊接构件,包括H形、箱形两种截面形式。利用切条法测量其在常温(20℃)下、600℃和800℃高温作用后的截面残余应力,得到不同温度作用后残余应力的大小与分布。结果表明:高温作用后,残余应力有不同程度的释放;经历600℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的约35%;经历800℃作用后,箱形与H形截面残余应力幅值均下降至常温下的15%以下。基于试验结果,提出Q690焊接截面残余应力分布模型及残余应力幅值随受火温度变化的折减系数。     

超高强钢S960的火灾后性能

目前,高强钢和超高强钢都被用于一些标志性建筑的结构部件中并能充分利用其强度。然而,现有的文献中关于高强钢和超高强钢,特别是超高强钢的结构性能和材料性能的研究有限。超高强钢的潜在优势和较低的研究水平使其需要更多的关注和研究。建筑中使用超高强钢所做的钢构件有时会不可避免地遇到火灾危险,而火灾后是否能对其再度利用则需要进行可靠的评估。为了研究超高强钢S960火灾后的材料性能,进行一项试验评估S960所构成部件的结构的火灾后性能。对从1000℃冷却下来的S960样本进行拉伸试验,获得火灾后的弹性系数、屈服强度、极限强度和应力-应变曲线,并发现火灾后结构钢的性能很大程度上取决于钢的等级。提出一些独特的预测方程来评估火灾后S960钢的力学性能。     

对接焊缝构造形式对高强钢梁柱节点断裂性能的影响

为研究对接焊缝构造形式对Q460高强钢梁柱节点断裂性能的影响,设计了4种不同构造形式的对接焊缝节点试件进行加载试验,采用拉卸循环加载方式,研究其承载能力、变形能力、破坏形态等性能,对比分析不同焊缝构造形式节点试件的断裂性能,对衬板双边焊缝构造形式节点试件进行了深入研究,分析了衬板双边焊缝间距对节点断裂性能的影响。结果表明:梁柱翼缘对接焊缝不同构造形式对试件断裂性能有一定影响,衬板采用双边焊缝构造形式可加强焊缝区域的强度,避免焊缝及热影响区发生断裂破坏,使试件破坏区域外移至母材区,试件的抗断裂能力较强;衬板采用双边焊缝的构造形式对试件的承载能力影响较小,对试件的变形能力影响较大,承载力及变形较衬板采用单边焊缝分别提高了3.3%,31.9%;增大衬板双边焊缝间距有利于加强焊缝区域强度,建议在构造允许的前提下,适当增大衬板宽度,降低焊缝发生开裂破坏的可能性。     

应力状态和应变率对Q690钢延性断裂行为的影响（英文）

研究了中国Q690高强度结构钢在不同低应变率下的真实应力-应变关系和延性断裂特征。加载了3种不同开口尺寸的单轴拉伸平板试件和纯剪试件,获得了广泛的应力状态。用试验结合数值模拟的方法确定等效塑性断裂应变、应力三轴度和罗德参数。结果表明,应力三轴度和罗德参数是控制断裂的主要影响因素。与应力相比,应变对应变率更为敏感,等效塑性断裂应变随应变率的增大而增大。此外,由于断裂前纯剪试件标距范围发生明显的变形和应力集中现象,断裂面以拉应力或拉剪应力为主,纯剪试件的设计需要进一步研究。     

Q690高强钢板式加强型节点抗震性能研究

在抗震设防区,钢结构节点在具备足够承载力的同时应有良好的转动能力.板式加强型节点不仅能提高粱端的受弯承载力,使塑性铰转移到加强板以外位置,还能有效保证梁端焊缝不发生脆性破坏,提高节点的延性.通过对6个Q690高强钢板式加强型节点进行低周反复加载试验,分析不同加强形式、钢材强度等级和节点域补强措施等因素对节点性能的影响,...     

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...     

混合高强钢框架节点抗震性能试验研究

混合高强钢框架是一种钢梁采用低强钢材、钢柱采用高强钢材的新型抗弯钢框架结构体系。为研究这一新型框架体系梁柱刚性节点的抗震性能,对两个钢框架节点进行了低周循环加载试验。研究结果表明:混合高强钢框架节点的滞回曲线饱满,其破坏形态、承载性能、耗能能力与普通钢框架相近,并没有因柱截面尺寸的减小导致抗震性能变差。但由于柱截面尺寸变小,节点整体刚度降低导致初始刚度有所下降。     

高强Q460钢高温冷却后力学性能研究

为了评估高强Q460钢高温冷却后的力学性能,采用电炉对高强Q460钢进行加热升温,再采用自然冷却或浸水冷却方式冷却,然后进行拉伸试验,获得了高温冷却后高强Q460钢的应力-应变关系曲线、屈服强度、极限强度、弹性模量和极限伸长率.将高温冷却后高强Q460钢和普通Q235钢的屈服强度、极限强度和弹性模量进行对比.结果表明:高温后高强Q460钢力学性能与常温下力学性能相比有所变化,尤其是当温度超过700℃时,变化基本较大;700℃后,不同冷却方式对高强Q460钢极限强度和极限伸长率影响较大,浸水冷却后钢材的极限强度明显高于自然冷却后钢材的极限强度,而浸水冷却后钢材的极限伸长率则明显低于自然冷却后钢材的极限伸长率;高强Q460钢弹性模量和屈服强度受冷却方式的影响较小;高温冷却后高强Q460钢与普通Q235钢屈服强度、极限强度和弹性模量折减系数存在差异.     

采用铜衬垫的高强钢对接焊焊接缺陷研究与预防

本文通过X射线分析,确认了采用铜衬垫的高强钢对接焊焊接缺陷为低熔点共晶裂纹和氢致气孔缺陷。结合实践经验,从焊接速度、焊接电流、电弧电压、控制组对间隙、打底层厚度及铜衬垫质量等方面探讨其原因,并提出预防措施。采取措施后,缺陷得到了较好的控制,缺陷率下降了50%以上。     

铝塑复合压力管（对接焊）

建设部于2006年11月29日批准发布了《铝塑复合压力管（对接焊）》（CJ／T159—2006）城镇建设行业标准，于2007年3月1日起实施。现将标准主要技术内容介绍如下：     

Q690D-QT高强钢材的高温动态拉伸力学性能

为了研究温度20～700℃下国产Q690D-QT高强钢的拉伸力学性能，开展了系列高温准静态和动态拉伸力学性能试验。试验结果表明：准静态拉伸下随温度上升，弹性模量和名义屈服强度f_0.2、f_0.5(其中f_0.2取为应力-应变曲线和应变0.2%比例偏移线交点的应力，f_0.5取应变为0.5%时对应的应力)不断下降，而名义屈服强度f_1.0、f_1.5、f_2.0(其中f_1.0、f_1.5、f_2.0分别取应变为1.0%、1.5%和2.0%时对应的应力)和抗拉强度在200～300℃间先略有上升，后不断下降；动态拉伸下屈服强度在室温下应变率效应不明显，在700℃时应变率效应明显。进一步地，采用多项式拟合给出了准静态弹性模量、屈服强度和抗拉强度的高温折减系数预测公式；并标定了可有效描述温度20～700℃、应变率1 000 s^-1下Q690D-QT高强钢拉伸力学性能的Joh...     

Q690高强钢梁火灾后承载性能研究

为探究Q690高强钢梁火灾后的破坏模式和承载性能,对6根经历650℃高温加载后自然冷却的Q690高强钢梁进行了试验研究.试验结果表明,残余变形对火灾后Q690钢梁的破坏模式和极限承载力均有显著影响;Q690高强钢加热到650℃后自然冷却,其材料性能几乎无变化,仅屈服强度略有降低.在试验的基础上,建立有限元模型并完成校准...     

Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究

对3个齐平式端板螺栓连接节点试件进行低周反复荷载试验,其中1个为普通钢端板节点试件,另2个为Q690高强钢端板节点试件。通过改变端板和柱的尺寸与材料,得到普通钢与高强钢端板节点、刚性柱和非刚性柱节点的性能差别,并与欧洲规范EC3的计算结果进行对比。结果表明：Q690高强钢端板节点的受弯承载能力比Q345钢端板节点高30%,但因其端板弹性变形能力较强,易于导致螺栓破坏,因此,需提高螺栓的承载力以提高其延性;刚性柱节点的受弯承载能力与非刚性柱节点基本相同,但其转动能力、延性、耗能能力等抗震性能明显优于非刚性柱节点;EC3组件法普通钢节点承载能力的预测公式可直接用于高强钢端板节点,但转动刚度及破坏模式的预测方法并不适用于高强钢端板节点。     

采用钢梁翼缘对接栓焊节点的钢框架动力响应分析

基于一种新型钢框架连接节点——钢梁现场翼缘对接栓焊节点的半刚性性能,对其连接的钢框架进行非线性动力时程分析,探讨采用此新型节点的钢框架的动力特性。在计算模型中将栓焊节点简化为弹簧单元,采用有限元软件ANSYS研究连接刚度及不同地震波对钢框架模态、层间位移角、加速度、层间剪力等的影响,并与采用普通焊接节点的钢框架的动力性能进行对比分析。结果表明,采用此新型节点的钢框架的结构侧移值较焊接钢框架有所增加,但基底剪力值降低60.6%,层间剪力减小2~3倍。新型节点初始转动刚度小于普通焊接节点,因此钢框架的基本自振周期明显增大。综合分析结果,此新型节点是一种力学性能良好的节点,其连接的钢框架体系符合抗震要求,可应用于地震区域。