Q460GJ钢焊接H型钢梁整体稳定性能研究

发布时间：2020-05-29 01:28

【摘要】：近年来,国内外大量的建筑及桥梁结构由于采用了高强度钢结构,取得了很好的经济效益,针对高强钢结构性能的各项研究工作业已展开,已有的研究成果表明:高强度钢结构构件的整体稳定性能优于普通强度钢结构构件;高性能建筑用钢板(简称高建钢)和普通低合金高强钢相比,具有更好的综合性能,众多高层和大跨结构中全部或在重要部位中使用了高建钢;我国《钢结构设计规范》(报批稿)将适用范围提高到了Q460,并增列了高建钢系列中的Q345GJ钢,但相关条文多是在对普通强度钢结构的研究基础上提出的,由于材料性能的不同,这些条文是否适用于高性能高强钢结构,尚需进一步研究;国内对高建钢结构构件的研究工作已有时日,但针对高强度高建钢受弯构件整体稳定性能的研究工作却刚刚起步。本文依托国家自然科学基金面上项目《460MPa高强度GJ钢基于性能的计算模式研究》(基金号:51578089),通过试验研究、数值计算和理论分析,研究Q460GJ钢焊接H型钢梁的整体稳定的受力性能,并提出计算方法建议。本文主要研究工作如下:(1)采用切条法对8个Q460GJ钢焊接H形构件的残余应力进行了测试,讨论了构件高宽比、构件高度、板件宽厚比、板件厚度等因素对残余应力分布的影响,提出了适用于Q460GJ钢中厚板焊接H形构件残余应力的分布模式。(2)系统分析了支座和加载点约束条件对受弯构件整体稳定承载力的影响,提出了用于跨中无侧向约束和有侧向约束两种条件下,简支钢梁在跨中单点加载时整体稳定承载力的试验方法并开发了相应试验装置;推导了考虑偶联时监测点处竖向及侧向位移、截面转角的计算公式。(3)对16个无侧向约束的Q460GJ钢焊接H型钢梁(8个双轴对称截面、8个单轴对称截面)和14个有侧向约束的Q460GJ钢焊接H型钢梁(8个双轴对称截面、6个单轴对称截面)进行静力加载试验,研究了其失稳形式和极限承载力。(4)对构件进行有限元分析,研究了初始几何缺陷、残余应力对Q460GJ钢梁整体稳定性能的影响,并将试验结果和有限元分析结果与国内外钢结构设计规范的计算曲线进行比对,指出《钢结构设计规范》(GB50017-201X)(报批稿)关于梁整体稳定的计算方法适用于Q460GJ钢中厚板焊接H型钢梁。(5)获得了按GB50017-201X规范推荐的方法计算Q460GJ钢焊接H型钢梁整体稳定时的抗力不定性统计参数;按《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB50068-201X)(报批稿)的规定,计算了Q460GJ钢中厚板梁在各种荷载组合下的抗力分项系数,统计分析后给出了抗力分项系数和设计强度建议值。
【图文】：

国家体育场

1.3.2 GJ 钢的应用正是由于 GJ 钢在化学成分和力学性能上的显著优势，，使其在一系列国内外重大项目中得到广泛应用。中关村金融中心塔楼是国内较早采用 GJ 钢进行设计的高层钢结构[18]，该工程采用了 Q345GJ 钢材，但在设计时采用的是普通 Q345 的力学参数；国家体育场鸟巢（图 1.2）利用了 GJ 钢较小的厚度效应的特点，用 Q345GJ 钢取代 Q345 钢，既减小了钢材用量，又改善了结构的安全性[19]。除此之外，中央电视台新址主楼（图 1.3）[20]、中国石油大厦、郑州绿地中央广场南塔楼[21]、上海国际金融中心、新加坡圣淘沙名胜世界钢结构工程[22]、广州电视塔、凤凰国际传媒中心（图 1.4）[23]。内蒙古伊金霍洛旗全民健身体育中心[24]、首都机场三期等工程均采用了 GJ 系列钢板。表 1.5 为 GJ 钢在部分工程中应用情况，由此可见，高性能 GJ 钢将越来越多的应用于民用建筑中。

新址,中央电视台,主楼

1.3.2 GJ 钢的应用正是由于 GJ 钢在化学成分和力学性能上的显著优势，使其在一系列国内外重大项目中得到广泛应用。中关村金融中心塔楼是国内较早采用 GJ 钢进行设计的高层钢结构[18]，该工程采用了 Q345GJ 钢材，但在设计时采用的是普通 Q345 的力学参数；国家体育场鸟巢（图 1.2）利用了 GJ 钢较小的厚度效应的特点，用 Q345GJ 钢取代 Q345 钢，既减小了钢材用量，又改善了结构的安全性[19]。除此之外，中央电视台新址主楼（图 1.3）[20]、中国石油大厦、郑州绿地中央广场南塔楼[21]、上海国际金融中心、新加坡圣淘沙名胜世界钢结构工程[22]、广州电视塔、凤凰国际传媒中心（图 1.4）[23]。内蒙古伊金霍洛旗全民健身体育中心[24]、首都机场三期等工程均采用了 GJ 系列钢板。表 1.5 为 GJ 钢在部分工程中应用情况，由此可见，高性能 GJ 钢将越来越多的应用于民用建筑中。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU392.1

【参考文献】