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q460gj钢设计指标研究

Q460GJ钢设计指标研究

作者：李静尧重庆大学

学位级别：硕士

随着我国建筑钢结构的迅猛发展,超高层建筑、大跨空间结构如雨后春笋般涌现,为顺应建筑结构用钢高强化的趋势发展、满足厚板结构增多的需求,建筑结构用钢板（简称高建钢,或gj钢）应运而生。高建钢性能较同等级低合金高强度结构钢等钢材... 详细信息

随着我国建筑钢结构的迅猛发展,超高层建筑、大跨空间结构如雨后春笋般涌现,为顺应建筑结构用钢高强化的趋势发展、满足厚板结构增多的需求,建筑结构用钢板（简称高建钢,或gj钢）应运而生。高建钢性能较同等级低合金高强度结构钢等钢材性能优越,并在国内重大工程项目中得以应用。2017版“钢标”中已列出了q345gj和q460低合金钢的设计指标,而未给出q460gj钢的设计指标。为此,本文针对q460gj钢的设计指标开展研究,以增加其研究积累、促进工程应用。基于共计136个调研和独立试验获得的q460gj钢材料性能数据,获得了t≤16mm和16mm＜t≤50mm两个厚度分组的材料性能不确定性及其统计参数,并对两组厚的材料屈服强度进行了分布的假设检验。根据试验获得的22个q460gj钢轴心受压构件、16个压弯构件和30个受弯构件的整体稳定承载力实测值,确定了轴压构件、压弯构件和受弯构件的计算模式不确定性及其统计参数。结合材料性能不确定性统计参数、计算模式不确定性统计参数和既有研究中的几何特征不确定性统计参数,给出了三类构件抗力不确定性的统计参数。选定了常用荷载类型、典型荷载组合、目标可靠指标和2018版“统一标准”规定的荷载分项系数等其他相关参数、系数,运用考虑基本变量分布类型的一次二阶矩可靠度算法（JC法）求解并讨论了三类构件在各荷载组合、荷载比和可变荷载比下的抗力分项系数。基于求解的抗力分项系数,确定了抗压和抗弯的设计指标建议值,并延续既有设计指标确定方法,推演得到抗拉、端面承压等设计指标。最后,根据建议设计指标对应的真实抗力分项系数进行了轴压构件、压弯构件和受弯构件的可靠性校核与分析,并基于可靠性校核分析结果,给出了设计建议。

关键词： q460gj钢受压构件受弯构件设计指标可靠度

q460gj钢焊接H形轴心受压构件的整体稳定性能研究

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Q460GJ钢焊接H形轴心受压构件的整体稳定性能研究

作者：刘鹏重庆大学

学位级别：硕士

gj钢作为适应于大跨空间钢结构以及超高层钢结构的高性能材料,已经在众多重要建设项目中得到应用。相比于普通的低合金高强度结构钢,gj钢具有良好的应用前景。但是针对gj系列钢材的试验研究工作比较少,设计参数的指标还未纳入相关规范中... 详细信息

gj钢作为适应于大跨空间钢结构以及超高层钢结构的高性能材料,已经在众多重要建设项目中得到应用。相比于普通的低合金高强度结构钢,gj钢具有良好的应用前景。但是针对gj系列钢材的试验研究工作比较少,设计参数的指标还未纳入相关规范中,这些都阻碍了gj钢的应用与推广。所以对于gj钢,尤其是高强度的gj系列钢仍有许多基础研究工作要做。基于前期对于q460gj钢研究的系统性筹备,本文对q460gj钢焊接H形截面轴压构件进行了整体稳定性能的试验研究、轴压构件整体稳定性能的有限元分析和q460gj钢焊接H形构件的柱子曲线的研究。试验研究针对的是基于前期的材性试验与残余应力试验之后而开展的长柱轴心受压试验的研究。材性试验的板厚对应于后面试验有12mm,25mm和42mm三种规格,残余应力试验所测定的构件按照翼缘板和腹板的厚度不同分为两大类、8种截面规格。长柱的轴压试验所研究的构件按照截面规格和长度分为14根构件,其截面规格同残余应力试验一致。试验研究针对的是长柱绕弱轴方向的失稳。轴压构件的整体稳定性能的有限元分析部分,建立了同时将几何初始缺陷及残余应力考虑在内的有限元分析模型,并详细介绍了有限元模型的建立过程;同时将有限元分析结果与试验结果进行对比,验证了模型的准确性与可靠性,并与规范理论值进行比较。柱子曲线的研究部分,计算了针对不同回转半径、截面规格与长度共计208个构件的整体稳定系数,并与中美欧的钢结构设计规范进行对比,提出了q460gj钢焊接薄型和厚型H形构件柱子曲线的类型选取的建议,为q460gj钢焊接H形构件在工程应用及研究提供了一种设计方法。本文创新点如下:(1)通过本课题的研究,将有利于发挥q460gj钢在构件层面上体现出来的性能优点,并通过相应的设计参数反应出来,服务于国内的重大工程项目需要。(2)通过引入团队之前得到的残余应力的分布模式,并将几何初始缺陷的因素考虑在内,可以准确分析q460gj钢焊接H形轴心受压构件的整体稳承载力。(3)设计合理的试验方案,获得更为合理的q460gj钢轴心受压构件整体稳定试验承载力极限值;通过参数化分析获得数量众多的柱子曲线,并与各国规范进行比较分析,从而给出更合理的曲线选择的建议。同时丰富和充实了gj钢轴心受压构件性能数据库,为利用结构可靠度理论分析获得q460gj钢焊接H形轴心受压构件的计算模式不定性奠定基础。

关键词： q460gj钢轴心受压构件承载力试验整体稳定性能 ABAqUS有限元分析

q460gj钢焊接H形梁整体稳定性能试验研究

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Q460GJ钢焊接H形梁整体稳定性能试验研究

考虑三轴应力度和应变率效应的q460gj钢动力力学性能和断裂失效准则试验研究

第24届全国结构工程学术会议

作者：王赛博熊刚徐国友杨波戴国欣聂诗东胡鹰张伟富山地城镇建设与新技术教育部重点实验室(重庆大学) 重庆大学土木工程学院中冶建工集团有限公司

利用专门设计的加载装置和夹止支座,对六个加强受压翼缘单轴对称的q460gjC焊接H形梁构件,进行了跨中有侧向支撑且受集中荷载作用条件下的加载试验。经比较发现,试验数据与《钢结构设计规范》中有关q460钢梁相关计算值存在系统差异;比较... 详细信息

利用专门设计的加载装置和夹止支座,对六个加强受压翼缘单轴对称的q460gjC焊接H形梁构件,进行了跨中有侧向支撑且受集中荷载作用条件下的加载试验。经比较发现,试验数据与《钢结构设计规范》中有关q460钢梁相关计算值存在系统差异;比较还证实,不论依据GB50017-2003类似计算方法还是对比修订版GB50017-201X的计算规定,gj钢均表现出比普通低合金高强度结构钢更好的综合性能。

关键词： q460gj钢焊接H形梁整体稳定侧扭屈曲试验研究

来源： cnki会议评论

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考虑三轴应力度和应变率效应的Q460GJ钢动力力学性能和断裂失效准...

作者：王林重庆大学

学位级别：硕士

随着高层和超高层、大跨和超大跨等建筑结构的不断涌现以及绿色建筑结构概念的兴起,工程结构对建筑结构钢材提出了更高的要求。gj系列钢作为一种具有良好抗震性能、焊接性能以及抗层状撕裂性能等的高性能建筑结构用钢应运而生。然而,目... 详细信息

随着高层和超高层、大跨和超大跨等建筑结构的不断涌现以及绿色建筑结构概念的兴起,工程结构对建筑结构钢材提出了更高的要求。gj系列钢作为一种具有良好抗震性能、焊接性能以及抗层状撕裂性能等的高性能建筑结构用钢应运而生。然而,目前gj系列钢的研究主要集中在结构基本构件、残余应力分布、设计参数以及可靠度等方面,对于gj系列钢在复杂的应力水平和应力状态环境下的动力本构关系和断裂失效准则研究较少,导致了 gj系列钢在抗震、抗冲击、抗爆以及抗倒塌等方面研究缺乏材料基础,不利于gj系列钢在超高层和超大跨建筑结构中的推广和应用。因此,开展gj系列钢,特别是高强度gj系列钢的研究是十分迫切和必要的。本文依托重庆市基础与前沿研究计划重点项目(cstc2015jcyjBX0024),在钢节点冲击力学性能仿真分析的基础上,开展了高性能高强度q460gj钢的动力力学性能和断裂失效准则试验研究。主要研究工作和成果概括如下:①钢结构梁柱节点仿真分析:基于ABAqUS有限元分析软件,开展了冲击荷载作用下不同类型钢节点的有限元分析和参数分析,探明了冲击荷载作用下轴力的传力机理;②q460gj钢材试验研究:利用DIC(Digital Image Correlation)方法,开展了不同应变率下q460gj钢材缺口试件的拉伸和压缩试验研究,获得了不同三轴应力度和应变率下的工程应力-工程应变曲线、真实应力-真实应变曲线和断裂应变,为q460gj钢动态本构关系和断裂失效准则的建立提供了试验依据,也丰富和完善了q460gj钢的材性数据库;③建立了 q460gj钢材动态本构关系:从工程应力-工程应变曲线和真实应力-真实应变曲线两个角度分析比较并确定了 q460gj钢材本构关系中的应变硬化效应;综合考虑Cowper-Symonds和Johnson-Cook本构关系中应变率效应项,从屈服强度和极限强度两个角度确定了 q460gj钢材本构关系中的应变率的影响;考虑三轴应力度对本构关系的影响,从屈服强度和极限强度两个角度确定了 q460gj钢材本构关系中三轴应力度效应的大小,从而建立了常温下q460gj钢的动态本构关系;④提出了 q460gj钢材断裂失效准则:基于Johnson-Cook断裂失效准则,分别确定了应变率和三轴应力度对q460gj钢断裂应变的影响,从而提出了常温下q460gj钢的断裂失效准则。本文创新点如下:①开展了高应变率和大范围三轴应力度的q460gj钢动力力学性能和断裂失效准则试验研究;②通过试验获得了 q460gj钢考虑应变硬化效应、应变率和三轴应力度效应的本构关系;③通过试验获得了 q460gj钢考虑应变率和三轴应力度效应的断裂失效准则。

关键词： q460gj钢动态本构关系断裂失效准则应变率三轴应力度

基于试验的q460gj钢焊接H形梁整体稳定性及设计参数研究

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基于试验的Q460GJ钢焊接H形梁整体稳定性及设计参数研究

作者：王赛博重庆大学

学位级别：硕士

钢结构因其轻质高强、材质均匀、密封良好、施工简便等优点而被广泛应用。随着超高层、大跨度钢结构建筑的不断涌现,具备良好的抗震性能、焊接性能以及抗撕裂性能等优势的高性能建筑结构用钢—gj系列钢应运而生,并在中央电视台新台址主... 详细信息

钢结构因其轻质高强、材质均匀、密封良好、施工简便等优点而被广泛应用。随着超高层、大跨度钢结构建筑的不断涌现,具备良好的抗震性能、焊接性能以及抗撕裂性能等优势的高性能建筑结构用钢—gj系列钢应运而生,并在中央电视台新台址主楼、国家体育场和新加坡圣淘沙名胜世界钢结构工程等国内外重大项目中得到成功应用。然而gj系列钢构件的试验研究相对匮乏,设计参数研究还处于初始阶段,设计指标还未列入相关规范中,这就阻碍了gj系列钢的推广和应用。所以对gj系列钢,特别是高强度gj钢的研究是十分必要的。本文依托国家自然科学基金项目(NO.51578089),开展了高强度q460gj钢焊接H形梁整体稳定试验及设计参数研究。主要研究内容概括如下:(1)理论指导:对比了中美欧钢结构设计规范中受弯构件整体稳定设计方法的不同之处;采用可靠度理论求解材料抗力分项系数,并校核结构构件可靠度指标。(2)试验研究:本文对两种高宽比、四种跨度共计八根双轴对称q460gj钢焊接H形梁进行整体稳定试验研究,其钢梁的受力状态为跨中集中受荷且有侧向支撑。通过试验得到荷载-位移关系、荷载-应变关系及稳定极限承载力等结果,并将结果与中美欧规范中相应设计方法进行对比分析。(3)参数化分析:利用有限元软件ABAqUS建立包含初始几何缺陷和实测残余应力的有限元模型,使用验证有效的有限元模型进行参数化分析,将其分析结果作为构件抗力统计参数。同时对比了有限元结果与中美欧规范,以说明各国规范的适用性。(4)可靠度研究:根据材性试验及统计资料,求得q460gj钢材料性能不定性参数;根据试验和有限元结果与中国《钢结构设计规范》对比分析,得到计算模式不定性统计参数;结合几何不定性统计参数求得结构抗力不定性;根据获得的抗力不定性参数求出q460gj钢材料抗力分项系数,并依据建议的抗力分项系数校验可靠指标,最后提出q460gj钢设计参数建议值。本文创新点如下:(1)首次通过试验研究了高强度q460gj钢焊接H形梁在跨中集中受荷且有侧向支撑状态下的整体稳定性能。(2)首次通过试验研究获得q460gj钢梁的计算模式不定性统计参数。(3)首次通过试验研究提出了q460gj钢的设计参数。

关键词： q460gj钢焊接H形梁整体稳定性试验研究可靠度设计参数

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q460gj钢轴压构件可靠度分析

建筑结构学报 2021年第S1期42卷 404-410页

作者：李静尧聂诗东戴国欣杨波山地城镇建设与新技术教育部重点试验室(重庆大学) 重庆400045 重庆大学土木工程学院重庆400045

建筑结构用钢板是我国研发的高性能钢材,其综合性能优于同等级低合金高强度结构钢,并已在众多大型工程项目中得到应用,q460gj钢轴压构件计算模式不确定性统计参数和设计指标亟待研究。基于8个焊接箱形截面和14个焊接H形截面轴压构件的... 详细信息

建筑结构用钢板是我国研发的高性能钢材,其综合性能优于同等级低合金高强度结构钢,并已在众多大型工程项目中得到应用,q460gj钢轴压构件计算模式不确定性统计参数和设计指标亟待研究。基于8个焊接箱形截面和14个焊接H形截面轴压构件的整体稳定承载力试验结果,获得了q460gj钢轴压构件计算模式不确定性统计参数。结合已有的q460gj钢材料性能不确定性和几何特征不确定性研究成果,通过进一步统计分析,获得了两种截面q460gj钢轴压构件的抗力不确定性统计参数。采用可靠度方法提出q460gj钢轴压构件抗力分项系数,并分析了其变化规律。考虑现行规范关于抗力分项系数取值的延续性,建议沿用q345gj钢的抗力分项系数1.059作为q460gj钢轴压构件抗力分项系数,对应的设计强度指标取435 MPa。最后对建议抗力分项系数进行了可靠性校核,结果表明该抗力分项系数满足可靠性要求。

关键词： q460gj钢轴压构件箱形截面 H形截面设计指标可靠度

q460gj钢中厚板及厚板焊接箱形截面残余应力研究

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Q460GJ钢中厚板及厚板焊接箱形截面残余应力研究

作者：段涛重庆大学

学位级别：硕士

随着建筑技术的提高和建筑理念的转变,高强度钢材逐渐在大跨及高层结构得到应用。相对于普通低合金高强钢,国产高性能建筑结构用钢(gj钢)以其更加优良的综合性能(特别是在厚板方面)而被应用于国内重大建设项目的关键部位。q345gj的部分... 详细信息

随着建筑技术的提高和建筑理念的转变,高强度钢材逐渐在大跨及高层结构得到应用。相对于普通低合金高强钢,国产高性能建筑结构用钢(gj钢)以其更加优良的综合性能(特别是在厚板方面)而被应用于国内重大建设项目的关键部位。q345gj的部分设计指标已被《钢结构设计规范》(GB 50017-201X)[1]列入,但是针对高强度gj钢力学性能、残余应力及整体稳定性的相关研究仍然较少。受压构件的稳定承载力与整体稳定系数φ有关,并且此系数会受到材料力学性能、残余应力、几何缺陷及端部约束情况的影响。几何缺陷与端部约束情况基本不因材料而改变,但是由于生产和加工工艺不同,高强度gj钢与普通高强钢的残余应力分布则会表现出一定差异,因此需对此展开研究。本文基于国家自然科学基金项目(NO.51578089),通过试验测试和理论分析对q460gj钢中厚板及厚板焊接箱形截面的残余应力分布展开了研究,主要研究内容及成果如下:(1)进行了q460gj钢材性试验。通过拉伸试验测得了不同厚度q460gj钢板的屈服强度、抗拉强度、弹性模量及伸长率等力学指标,为后续残余应力及整体稳定性的研究提供了重要材性参数。(2)进行了q460gj钢焊接箱形截面残余应力试验。采用切条法对两种厚度(12mm中厚板及25mm厚板)的焊接箱形截面残余应力进行测量,得到了截面残余应力分布;对传统切条法提出改进并提出了新的修正方法,将不同修正方法得到的实验结果进行了对比。(3)提出了q460gj钢焊接箱形截面残余应力分布模型。基于试验测得的残余应力分布,并结合国内外学者的理论成果,针对不同厚度的焊接箱形截面提出了两种残余应力分布模型,并给出了建议公式,可作为进一步研究的基础。本文主要创新点如下:(1)首次对q460gj钢焊接箱形截面残余应力进行了测量。(2)改进了切条法测量较小尺寸厚板焊接箱形截面残余应力的试验方法(3)提出了切条法测量残余应力新的修正方法——夹直修正法。

关键词： q460gj钢力学性能残余应力切条法夹直修正法

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q460高建钢焊接H形截面残余应力研究

Q460高建钢焊接H形截面残余应力研究