高强度q460钢柱受火后力学性能研究

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1、高强度Q460钢柱受火后力学性能研究重庆大学硕士学位论文(学术学位)学生姓名：刘天姿指导教师：王卫永副教授专业：结构工程学科门类：工学重庆大学土木工程学院二O一五年五月StudyonPost-fireMechanicalBehaviorofHighStrengthQ460SteelColumnsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByLiuTia

2、nziSupervisedbyAss.Prof.WangWeiyongSpecialty:StructuralEngineeringCollegeofCivilEngineeringofChongqingUniversityChongqing,ChinaMay,2015中文摘要摘要钢结构具有自重轻、强度高、施工便捷等优点，在建筑结构中得到广泛的应用，也逐渐成为大跨及高层结构的首选。近年来，随着大型钢结构工程的不断创新，不仅对钢材强度提出更高的要求，同时要满足更大的建筑使用空间的需求，从而促进了高强钢的开发和应用。局部火

3、灾一般不会对结构造成根本性损坏，拆除重建会造成资源的严重浪费，因此需要对受火后结构的承载能力进行鉴定。本文针对高强度Q460钢柱受火后的剩余承载力进行试验研究及有限元分析，主要内容和结论如下：①材性试验：设计了15组共计45个材性试件，对42个试件进行升温处理，并采取自然冷却和浸水冷却两种方式进行降温，对高温后的试件及作为对比的3个常温试件进行拉伸试验，得到不同温度、不同冷却方式后的应力-应变曲线，进一步得到屈服强度、弹性模量、极限强度及断后伸长率；并和普通钢Q235及高强S460钢高温后力学性能进行对比。②理论分析：

4、介绍了国内外规范对常温下、高温下轴压构件整体稳定承载力的计算方法，并将常温及高温下的理论分析方法延伸到高温后剩余承载力的计算与分析。③试验研究：为研究高温后高强Q460钢柱的剩余承载力，设计了2种焊接截面类型共4根钢柱。试验分两步进行，分别为受火试验阶段和受火后加载试验阶段。受火过程的温度曲线按照国际组织制定的ISO-834标准升温曲线。试验得到受火后构件的荷载-挠度曲线、荷载-轴向位移曲线及荷载-转角曲线等；并将受火后试验结果与常温试验结果及现行《钢结构设计规范》(GB50017-2003)中a～c类柱子曲线进行对比

5、，得出受火后高强钢焊接截面构件仍可以按照现行规范截面类型取用的结论。④有限元分析：采用有限元软件ANSYS建立火灾后高强钢柱的有限元模型，并将数值计算结果与试验结果进行对比，验证了有限元模型的准确性。⑤参数分析：采用经验证的有限元模型对Q460钢柱受火后的剩余承载力进行参数分析，作为试验结果的扩充。有限元模型考虑1/1000柱长的初弯曲和受火后残余应力的简化模型。主要参数为：受火温度、长细比和冷却方式；在参数分析的基础上提出了受火后钢柱剩余承载力的简化计算方法。关键词：高强度Q460钢，受火后，钢柱，剩余承载力，简化计

6、算方法I英文摘要ABSTRACTSteelstructureshavebeenwidelyusedinbuildingstructuresbecauseoftheadvantagesoflightweight,highstrengthandconvenientconstruction,andhavegraduallybecomethepreferredforminlargespanandhigh-risestructures.Inrecentyears,thecontinuousinnovationoflargeste

7、elstructureengineeringrequestsofsteelhashigherstrength,whilemeetingtheneedsofalargerbuildingspace,thuscontributingtothedevelopmentandapplicationofhighstrengthsteel.Localfiredoesnotgenerallycausefundamentaldamagetothestructure.Demolitionandreconstructionwillresul

8、tinaseriouswasteofresources.Soweneedtoidentifythebearingcapacityofstructureafterfire.TheresidualbearingcapacityofaxialcompressionmembersofhighstrengthQ460steelafterbe