摘要：随着钢材生产工艺的提高,新型高强度、高性能结构钢材出现;由于目前钢结构设计规范和钢材标准对结构钢材的力学性能指标有着严格的限值要求,特别是屈强比,高强度钢材钢结构的发展和应用受到了制约。全面介绍国内外建筑结构用高强度钢材的生产工艺和牌号种类,总结包括欧洲、北美、澳大利亚、日本和中国在内的国内外规范标准对结构钢材力学性能的要求,并对几个重要的力学性能指标,如屈强比、断后伸长率等进行对比分析,整理大量国内外高强度钢材材性试验数据和研究进展,分析并得到其力学性能特点,提出适用于数值计算的材料本构模型。研究结果表明,新型高强度结构钢材在具有高韧性的同时也具有较高的屈强比和较低的断后伸长率,且往往超过大多数规范的限值规定,这大大限制了此类钢材钢结构的工程应用。因此,需要进一步讨论和定量研究钢材力学性能与结构安全性的关系,研究是否可以适当放松规范对结构钢材力学性能的限值规定。该研究有利于更合理全面地认识高强度结构钢材的力学性能特点和相应的规范限值规定,促进高强度钢材钢结构的相关研究工作,也有利于高强度钢材钢结构的工程应用和规范修订。

摘要：组合结构桥梁由热工性能差异显著的钢材和混凝土构成,温度效应往往成为控制其设计和应用的关键因素,因此,对其温度场和温度效应进行准确地计算与评估具有重要的科研价值与工程意义。对组合结构桥梁温度场与温度效应开展了综述研究。首先,对各国桥梁规范温度荷载的规定进行归纳对比,讨论不同规范中温度荷载计算方法的特点,总结中国现有规范对全国气候划分的分辨率不足、对日照辐射的考虑不够完善等有待提升之处;其次,对国内外桥梁温度场与温度效应研究的发展与现状进行调研,重点分析中国钢-混凝土组合结构桥梁温度场与温度效应的研究进展,对现有研究的不足进行讨论;再次,提出基于可靠度理论的组合结构桥梁设计温度荷载模型,可使用气象部门统计的温度统计资料,通过MATLAB高效数值模型计算形成组合结构桥梁温度场时程数据,进一步利用极值模型获得桥梁设计的温度荷载代表值,快速、高效地实现对桥梁地理信息、结构参数等因素的考虑;最后,以北京地区典型3跨连续直线组合梁桥为算例,对连续钢-混凝土组合桥梁的温度效应展开研究。提出的基于可靠度理论与MATLAB的钢-混凝土组合结构桥梁设计温度荷载模型,可实现任意地区组合结构桥梁温度场的精确计算并显著提升计算效率。

摘要：为了研究厚板柱钢框架梁柱节点对材料断裂韧性的要求,进行了三维弹性和弹塑性断裂力学有限元计算.以裂纹尖端的应力强度因子KI和JI为评价指标,分析了焊接工艺孔形式、梁翼缘削弱或加强和初始裂纹位置等因素对梁柱节点断裂韧性的不同要求.结果表明:美国北岭地震后改进的焊接孔B对断裂韧性的要求最低,而我国《建筑抗震设计规范》规定的焊接孔D对断裂韧性的要求相对较高;与标准型节点相比,梁翼缘削弱或加强型节点能显著降低对断裂韧性的要求;当焊接高匹配时,热影响区裂纹比焊根裂纹更易于扩展,并导致节点的断裂破坏.钢框架梁柱节点断裂评估定量方法为节点防断设计中钢材与焊材的选材、焊接孔与节点形式的选用提供了参考.

摘要：作为对剪力墙-钢梁铰接节点传统构造形式的补充,并为结构工程师提供更多的选择,结合相关工程实际,设计了混凝土剪力墙-钢梁T型连接铰接节点,针对节点关键参数设计了6个不同的试件进行抗拔试验,以掌握此类节点的相关受力特性。

摘要：针对高强度钢材焊缝连接,对欧洲规范Eurocode 3、美国规范ANSI/AISC 360-10及中国GB50017(送审稿)的设计计算方法进行对比,并在有限元计算的基础上,针对GB50017(送审稿)的长焊缝折减系数提出改进公式。结果表明,相较于欧洲规范和美国规范,中国规范在强度指标方面比其他两本分类更细,但强度折减也较多。钢结构设计规范的发展应继续加强在Q460及以上的高强度钢材焊缝连接的研究。

摘要：目的研究高强度钢材钢框架的受力性能和设计方法,以及与普通强度钢材钢框架相比的优越性.方法以一个实际工程实例,利用PKPM软件分别对三种不同强度钢材(Q345、Q420、Q460)的钢框架进行设计,给出了设计结果,并对三种钢材框架结构的经济性和受力性能进行了对比.结果随着钢材强度的提高,钢框架结构的自振周期增大,侧移和层间位移转角增大,可节约20%左右的用钢量和造价.结论随着钢材强度的提高,可以提高钢框架的经济性,减小结构的地震作用,但同时高强度钢材钢框架在地震作用下,其主要的控制因素是层间位移.

摘要：为探讨钢结构设计规范中高强度结构钢材的疲劳设计条文,促进高强度钢材的更广泛应用,选用Q460D钢材并对其材料的疲劳性能进行研究。利用该种钢材试件进行轴向拉伸疲劳试验,并测得描述材料疲劳性能的S-N曲线。试验结果发现:该批次的Q460D钢材试件疲劳试验结果有很大的离散性。试验得出,Q460D钢材在200万次下的疲劳强度比由GB 50017—2003《钢结构设计规范》计算的值要大。

摘要：为研究高强钢轴压构件计算模式的不定性,总结了已有文献关于高强钢轴心受压构件的整体稳定承载力试验数据和有限元数值计算结果,并利用在编的《高强钢结构设计规程》中的轴心受压构件整体稳定承载力计算公式计算了整体稳定系数。对这些数据采用数理统计的方法,分析了高强钢轴心受压构件整体稳定承载力的试验值与理论值、理论值与规范值差异的不定性,检验了其服从的概率分布,计算得到了统计参数;在此基础上,计算了高强钢轴心受压构件计算模式不定性的统计参数,为下一步提出高强度钢材材料设计指标提供了依据。

摘要：目的在理论上研究了钢材应变硬化和钢框架塑性区域长度之间的关系,分析各国规范对屈强比规定上限值的原因,为研究高屈强比钢材的应用提供参考.方法根据平截面假设,对塑性区域长度进行了定义,并按照定义对不同钢材本构模型下塑性区域长度的表达式进行了推导,对影响其大小的参数进行了理论分析.结果针对钢材本构有无屈服平台两种情况,推导出悬臂梁塑性区域长度的计算公式,比较了钢材屈强比(屈服强度fy/抗拉强度fu)、屈服应变、屈服平台末端应变、极限应变对塑性区域长度的影响,其中屈强比在0.5～0.64、0.75～0.90变化,屈服应变在0.001 14～0.001 44、0.003 35～0.003 65变化,屈服平台末端应变在0.01～0.025变化,极限应变在0.15～0.30、0.08～0.14变化.结论随着屈强比的增加,无论钢材有屈服平台或无屈服平台,其塑性区域长度均变小,且塑性区域长度随屈强比线性变化;应变对塑性区域长度的影响都很小;在塑性设计和抗震设计中屈强比应该被限制.

摘要：为了解决传统摩擦消能器性能不稳定、价格昂贵等问题,研发了一种以双面不锈钢复合钢板为芯板的剪切型摩擦消能器。该消能器由复合钢板的不锈钢复层与石棉摩擦片组成耗能摩擦副,通过碟形弹簧和预压螺栓调节滑动摩擦面承受的面压力。提出了消能器极限位移、极限荷载和面压力等试验关键指标的计算方法。对3个消能器进行低周往复加载试验,考察其滞回曲线、耗能能力、极限破坏特征及疲劳性能。结果表明:采用不锈钢复合芯板的剪切型摩擦消能器构造合理,滞回性能稳定,耗能能力良好,抗疲劳性能优异。设计位移幅值下累积加载90次,消能器承载力不下降,滞回性能稳定。低周疲劳作用下芯板不同材质复合界面性能可靠,不锈钢复合板可用作摩擦消能器的芯板。