高温后结构钢材单调拉伸和循环荷载试验研究

现有的火灾后钢材残余特性研究大多着眼于钢材在高热下或升温后的残余静力特性,而对过火后钢材在循环荷载作用下的滞回和抗震特性鲜有研究。对于建筑结构和桥梁中常用的Q235和Q355两种钢材,对其进行了500~1000℃的模拟火灾加热处理,并进行自然冷却或浸水冷却。对于冷却后的钢材试样进行了单向拉伸试验和2种不同荷载变化规律下的循环加载试验,得到了模拟温度和不同降温方式对于两种钢材滞回特征的影响规律。由试验结果可得,在受到的最高温度不高于600℃时,Q235和Q355钢材在自然冷却和浸水冷却后的单向拉伸和往复荷载工况下,其强度等级和弹塑性强度发展特征均与相应的未进行加热处理的钢材相似。当过火温度高于600℃时,自然冷却后Q235和Q355钢材的初始屈服强度会随过火极限温度的升高而逐渐下降。但在循环荷载影响下,钢材存在循环硬化效应,且该效应将随着过火极限温度的升高而逐渐显著。高温经历所导致的强度削弱会逐渐恢复。Q235和Q355钢材在循环荷载作用下的滞回刚度会逐渐下降,且极限温度和冷却方式会影响滞回刚度的下降幅度。高温过火且浸水冷却条件下,Q235和Q355钢材循环硬化效应显著,弹性域增长显著,循环荷载作用下塑性耗能能力下降明显。

低温对结构钢材主要力学性能影响的试验研究

钢材在低温条件下,其主要力学性能指标与常温条件下相比将发生变化。介绍了对常用结构钢材(Q235,16Mn,15MnV,16Mnq和14MnNbq)主要力学指标的低温试验研究成果,并分析了这些指标随温度变化的规律。试验结果表明,钢材的强度(屈服强度和极限强度)均随温度的降低而提高,塑性指标(伸长率和截面收缩率)随温度的降低而减小。该试验结果为进一步研究结构钢材在低温下的韧脆转变、断裂等行为提供了依据,有利于促进钢结构的推广应用。

结构钢材低温下主要力学性能指标的试验研究

钢材在低温条件下 ,其主要力学性能指标将随着温度而发生变化 ,系统地介绍了结构钢材主要力学性能指标随温度变化的规律 ,以及作者对常用结构钢材 (普通碳素钢、低合金钢和普通碳素钢的热调质钢 )主要力学指标的低温试验研究成果。

低温对结构钢材断裂韧度J_(IC)影响的试验研究

随着温度的降低,结构钢材的主要断裂韧度指标发生变化。在低温(20,-10,-30,-50,-70或-65℃)条件下,测定了3种主要结构钢材(Q235A,16Mn和15MnVq)4种厚度(12,24,36和48mm)试样的断裂韧度JIC。总的趋势为3种结构钢材的断裂韧度JIC随着温度下降或厚度增加而减小,断裂韧度JIC随温度和厚度的变化曲线均呈"S"型,分为上平台、转变区和下平台3部分。在上、下平台区域,断裂韧度JIC的变化比较缓慢;在转变区,断裂韧度JIC急剧下降。在某些情况下,上平台区域会出现断裂韧度JIC随温度降低或厚度增加而提高的现象。

高性能结构钢材与钢结构体系研究与应用

城乡建设领域的绿色发展和"十四五规划"对高性能结构材料、结构构件及结构体系的低碳、节能、环保提出了更高要求。对高性能结构钢材(包括高强钢、耐候钢、耐火钢、抗震耐蚀耐火钢)的基本特征和高温力学特性进行了分类和梳理,对高性能钢材基本构件及其连接的高温承载性能研究现状进行了总结和分析,对基于高性能钢材的建筑和桥梁结构体系发展趋势和应用前景进行了展望,对基于高性能钢材的组合结构体系研究提出了相关建议。

低温对结构钢材强度与韧性指标影响分析

温度的变化对于结构钢材的性能影响很大 ,尤其是在低温下 ,结构容易发生脆性断裂破坏。本文根据一段时期以来这一方面的研究成果 。

建筑结构钢材Q390GJD的焊缝连接疲劳性能试验研究

以Q390GJD钢为材料制作了磨光焊缝连接和原状处理焊缝连接的板材试件,采用高频试验机进行常规轴向拉伸疲劳试验。试验结果发现:本文试验中的Q390GJD钢焊缝连接试件的疲劳试验结果具有非常大的离散性。由钢结构设计规范得出的Q390GJD磨光焊缝连接试件在200万次下的疲劳强度比根据试验拟合曲线计算出的值要小。Q390GJD焊缝连接试件由于焊缝的处理不同,疲劳强度有很大差异。

低温下结构钢材脆性断裂发生条件下的试验分析

钢材发生脆性断裂与两个条件有关 :温度和厚度。随着温度的降低和厚度增加 ,钢材的脆性增加。三点弯曲试验的结果表明 ,三种结构钢材脆性断裂随温度和厚度的分布具有明显的规律性。因此 ,本文从试验结果出发 。

结构钢材基于CTOD的裂纹扩展阻力曲线的低温试验研究

裂纹尖端张开位移(CTOD)是材料断裂分析的重要判据指标。在钢材韧性较好的时候,随着裂纹的扩展,构件的承载力也会有所提高,说明随着裂纹扩展,裂纹尖端的断裂韧度有所升高。裂尖断裂韧度与裂纹扩展量的关系曲线称为裂纹扩展阻力曲线。裂纹扩展阻力曲线反映了构件断裂过程与构件的断裂模式、承载力的有关系。本文根据结构钢材低温断裂试验的结果,分析了常用结构钢材的低温条件下基于CTOD指标的裂纹扩展阻力曲线,试验结果可为钢结构断裂设计提供依据。

海洋工程建造用结构钢材的数据分析

为降低材料成本,需要通过数据分析的方法对海洋工程建造阶段的材料管理和利用进行分析。首先确定数据分析的思路和基本过程,然后从多个方面对材料利用率进行分析,提出提高材料利用率的原则和方法。同时从项目整体的角度出发,辩证分析材料利用率对采办、施工、仓储的影响。结合项目实践,进一步分析材料历史数据的累积和运用,对提高后续项目的材料管理有一定的借鉴意义。

结构钢材高温过火后性能研究

由于钢材的特殊性,钢结构的火灾危险性是不可忽视的。越来越多的真实案例也需要进一步对高温过火后钢结构的性能进行评估,从而对其可否继续使用以及如何修复给出意见。通过总结国内外学者对钢结构高温过火后母材及焊缝静力拉伸性能的研究,同时根据所收集到的试验结果,对结构钢材高温过火后力学性能指标进行拟合分析,为进一步完善钢结构高温过火后性能的研究提供基础。

海洋结构钢材综合单价指标的测定

在海上油气田开发工程前期研究中,结构钢材量是一个综合吨位的概念,这给钢材综合单价的判断与采用带来了很大的难度。利用统计分析的方法,结合海洋结构的实际特点,给出了海洋结构钢材综合单价的计算模型和修正方法,从而保证了前期研究中钢材费用估算的可靠性。

美标结构钢材A36与国标结构钢材Q235、Q235GJ性能对比

本文对比了中美两种常用结构钢材的化学成分与力学性能指标,供从事国外工程设计的技术人员借鉴。

关于发布《钢结构钢材选用与检验技术规程》的公告第94号

根据中国工程建设标准化协会《关于印发（中国工程建设标准化协会2006年第一批标准制、修订项目计划）的通知》[（2006）建标协字第12号]的要求，由中国钢结构协会和中冶建筑研究总院有限公司等单位编制的《钢结构钢材选用与检验技术规程》，经本协会冶金分会组织审查，现批准发布，编号为CECS300：2011，自2012年6月1日起施行。

高性能结构钢材应用技术研究与进展

具有高强度、高延性、高韧性、强可焊性、强耐候性、强抗火性等优越材料性能的高性能结构钢材,在建筑和桥梁钢结构中具有广阔的应用前景。高效和合理应用高性能结构钢材,可以大幅度节省钢材和防护涂装,降低制作加工和运输安装成本,减少焊接工作量和碳排放,从而降低钢结构的全生命周期运维成本。重点讨论了高强度钢材、超高强度钢材、耐火钢材、耐候钢材等高性能结构钢材的发展现状,总结了国内外现行建筑和桥梁钢结构技术标准体系中对应用高强度钢材的相关规定,并结合工程应用案例分析了690 MPa及以上超高强度钢材的优势,提出了研发超高强度钢材的结构体系、制定相应结构设计和施工技术标准的建议。从材料层面提高钢结构抗火和耐腐蚀性能是高性能钢材优势的综合体现,还总结了在桥梁钢结构中应用耐候钢和建筑钢结构中应用耐火钢的发展趋势,创新提出了构建“耐火钢+混凝土+膨胀薄涂料”多重(SCI)抗火结构体系的钢结构防火设计新理念,为实现免防火涂装或少防火涂装的耐火钢结构体系提供了新的途径,建议了耐火钢SCI结构体系的火灾安全评价方法。在建筑和桥梁结构体系中应用高性能钢材是钢结构行业的发展方向,是实现全生命周期绿色低碳、安全适用的高性能钢结构体系推广应用的关键举措,同时应研发配套的焊接和螺栓材料、制作安装工艺、设计和应用技术标准,助力实现高质量发展战略目标。

结构钢材裂纹尖端张开位移的低温试验

目前对结构钢材低温脆性断裂的控制主要通过冲击韧性指标,难于获得定量的结果,因此,有必要对结构钢材的断裂指标进行低温测定。试验测定了结构钢材Q235A、Q345B和Q390E(屈服强度标准值分别为235MPa、345MPa和390MPa)在20～-70℃下12～48mm试样的裂纹尖端张开位移指标(CTOD),并分析了最大载荷CTOD特征值δm随温度和厚度的变化规律。结果表明,总的趋势是δm随着温度的降低而下降,其规律可以比较好的用Boltzmann函数描述;厚度增大,δm的总趋势降低,但在厚度12～24mm范围附近也会出现δm随厚度增加而上升的现象。

中美建筑钢结构钢材性能对比分析

详尽梳理和对比了中美建筑钢结构标准中常用钢材产品的性能,包括国标Q235~Q460钢、美标ASTM A36(M)、ASTM A572(M)钢、耐候结构钢及铸钢在化学成分、屈服强度、抗拉强度、冲击韧性、断后伸长率和冷弯性能等方面的性能指标及试验方法的异同。分析发现:国标对钢材化学成分的规定更详细,可焊接性能较好;国标中常用的碳素钢和低合金高强度结构钢的力学性能随钢板厚度的增加而递减,相应的美标钢材力学性能则保持不变;国标Q235、Q235GJ钢的抗拉强度比同级别的美标A36钢材低6%以上;板厚不大于40 mm的国标Q355钢材及板厚不大于50 mm的国标Q345GJ钢的力学性能均高于美标的A572 GR50钢;板厚不大于40 mm的国标Q390钢材及板厚不大于100 mm的国标Q390GJ钢的力学性能均不低于美标的A572 GR55钢;国标Q420、Q420GJ和Q460、Q460GJ钢材的力学性能均不低于美标相应级别的A572 GR60钢和A572 GR65钢;中美标准中耐候钢的耐候性指数均大于6.0,但化学成分的规定不同,国标耐候钢的牌号更多、强度覆盖范围更大,厚度不大于40 mm的国标耐候钢力学性能不低于相应级别的美标钢材;国标的铸钢牌号更多,强度级别的覆盖范围更大;铸钢试件的力学性能采样标准试块不同,美标的标准试块厚度更大。

高强钢材钢结构连接设计方法研究进展

高强度和高性能结构钢材在建筑结构和桥梁工程中的应用日益增加，但对其连接的计算方法尚缺少基本的研究和设计规定，严重阻碍了高强度和高性能结构钢材的推广应用。本报告结合高强度结构钢材设计方法研究，分析和总结了国内外现行建筑钢结构规范中采用Q460～Q690强度等级钢材时螺栓连接、焊缝连接的计算方法，比较和讨论了中国钢结构设计规范GB50017，欧洲钢结构设计规范EC3、美国钢结构设计规范AISC360中连接计算强度指标的取值和设计要求。

基于灰色理论的低温下结构钢材强度预测

钢材在低温条件下,其主要力学性能指标与常温条件下相比将发生变化,本文以常用的结构钢材(Q235、16Mn、15MnV、16Mnq、14MnNbq)在低温下的强度试验数据为研究对象,应用灰色相关理论建立模型进行预测研究。由于灰色模型的指数特性和积分定义,本文提出了基于背景值优化的改进GM(1.1)模型进行低温下结构钢材强度的预测,并通过试验对所建模型的准确性与有效性进行验证。试验表明,用积分构造背景值的方法可以提高GM(1.1)模型的拟合精度和预测精度,其改进GM(1.1)模型的数据拟合精度高达97.5%,建模结果表明了该模型的有效性,拓宽了灰色理论在土木工程领域的应用,具有很好的工程实用价值。

玻璃钢/钢材复合结构舟桥模型试验研究

本文采用玻璃钢/钢材复合结构形式的4折带式舟桥模型为试验对象,对每两个方舟模型互相连接后进行竖向加载试验。试验结果与根据结构相似理论得出的结果相比较表明,模型受力性能较稳定,能承受最大荷载与理论计算的结果较吻合。玻璃钢壳板与钢质构件之间应力分配较为合理,玻璃钢壳板的受载情况良好,能承受较大荷载。但玻璃钢壳板的挠度值偏大,特别是甲板面需要考虑采取适当措施来加强。