超500MPa高强约束钢柱受火后剩余承载性能和评定方法研究

基本信息
批准号:51878506
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:李国强
学科分类:
依托单位:同济大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:陈玲珠,王彦博,宋林昕,缪嘉荣
关键词:
高强钢柱剩余承载力约束受火后
结项摘要

The degradation of steel strength after fire exposure is more serious for high strength steel than for conventional mild carbon steel. Therefore, it is necessary to evaluate if high strength steel members has enough post-fire residual resistance to ensure the structure safety. In practice, steel columns are generally restrained. The constraint condition influences the residual bending deformation and residual stress of the steel columns after fire, which will further influence the post-fire residual resistance of the columns. However, the investigations of the effect of the restraint on the post-fire residual resistance of high strength steel columns are very limited. This project aims to develop a mathematical model to predict the relationship between the experienced highest temperature and the post-fire mechanical properties of high strength steel with yield strength over 500 MPa under different cooling processes based on the statistical analysis of previous test data. The fire induced deformation and internal force of restrained high strength steel columns during the full process of heating and cooling will be experimentally and theoretically investigated. The post-fire residual resistance of restrained high strength steel columns will be investigated by systemic tests, theoretical analysis and numerical simulation. The formula with consideration of the effects of restraint stiffness, load ratio, column slenderness ratio and the experienced highest temperature on the residual bending deformation, residual stress and post-fire resistance after the heating and cooling process will be established. A practical assessment method for the residual resistance of restrained high strength steel columns after fire will be proposed.

高强钢材受火高温后强度退化比普通钢材严重,因此,受火后高强钢构件是否仍具有足够的承载力保证结构继续使用的安全,显得更为重要。实际建筑中的钢柱大多受约束,而约束会影响过火钢柱的残余弯曲变形和残余应力,进而影响钢柱的剩余承载性能,但目前国内外缺乏考虑约束效应对钢构件受火后承载性能影响的研究。本项目拟在前期已开展试验数据统计分析的基础上,建立超500MPa高强钢材在不同冷却方式下的力学性能参数与过火温度间的数学关系模型;通过升降温试验、理论和数值模拟方法,研究约束高强钢柱在火灾升降温全过程中变形和内力随温度的变化规律,建立其经历火灾升降温全过程后的残余弯曲变形和残余应力与约束刚度、荷载比、长细比及过火温度间的关系与计算公式;通过受火后极限承载力试验、理论和数值模拟方法,研究约束高强钢柱的剩余承载力与约束刚度、荷载比、长细比及过火温度间的定量关系,建立约束高强钢柱受火后剩余承载力的实用评定方法。

项目摘要

高强钢应用于建筑结构中从安全性、经济性与环保性等方面而言都比普通钢有更大的优势。对于钢结构建筑,钢柱是重要的承载构件,且通常受相邻构件的约束。在火灾升降温的过程中,约束使钢柱产生热应力与变形,同时钢材的力学性能可能折减,尤其是高强钢的材性折减程度比普通钢更严重,这两方面将进一步影响钢柱受火后的剩余承载力。因此,研究受火后的约束高强钢柱是否仍具有足够的承载力以保证结构能继续安全使用十分重要。目前国内外缺乏考虑约束效应对高强钢构件受火后承载性能影响的研究。本项目从高强钢高温力学性能入手,以高强钢柱为对象,考虑在结构中约束效应的影响,研究高强钢约束柱受火后剩余承载力的主要影响因素及变化规律,提出其实用评定方法。本项目进行了TMCP型Q550、Q690高强钢高温下与高温后的力学性能试验并给出相关力学性能参数与过火温度间的数学关系模型,同时与前期已开展的QT型Q550、Q690高强钢的材性试验数据进行对比,得到交货状态对高强钢高温力学性能的影响;进行了QT型Q550、Q690高强钢约束柱的升降温试验与受火后的极限承载力试验,并通过数值模拟研究约束高强钢柱在火灾升降温全过程后的残余弯曲变形、残余应力和受火后剩余承载力与过火温度、轴向约束刚度比、转动约束刚度比、荷载比、偏心率、长细比及钢材牌号与交货状态间的关系,建立约束高强钢柱受火后剩余承载力的实用评定方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

正交异性钢桥面板纵肋-面板疲劳开裂的CFRP加固研究

DOI:10.19713/j.cnki.43-1423/u.t20201185
发表时间:2021
2

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
3

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

小跨高比钢板- 混凝土组合连梁抗剪承载力计算方法研究

DOI:10.19701/j.jzjg.2015.15.012
发表时间:2015
4

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

近 40 年米兰绿洲农用地变化及其生态承载力研究

DOI:
发表时间:2020
5

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

惯性约束聚变内爆中基于多块结构网格的高效辐射扩散并行算法

DOI:10.19596/j.cnki.1001-246x.8419
发表时间:2022

李国强的其他基金

批准号:61472240
批准年份:2014
资助金额:76.00
项目类别:面上项目
批准号:21572210
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:41776136
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:61100052
批准年份:2011
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61403331
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61872232
批准年份:2018
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:51572091
批准年份:2015
资助金额:64.00
项目类别:面上项目
批准号:31000056
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51605463
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:59008503
批准年份:1990
资助金额:4.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41771210
批准年份:2017
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:50738005
批准年份:2007
资助金额:200.00
项目类别:重点项目
批准号:59478038
批准年份:1994
资助金额:8.00
项目类别:面上项目
批准号:51002052
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31301239
批准年份:2013
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41376142
批准年份:2013
资助金额:79.00
项目类别:面上项目
批准号:10975161
批准年份:2009
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:10605029
批准年份:2006
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41571181
批准年份:2015
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
批准号:41302143
批准年份:2013
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31501306
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31170075
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:39560014
批准年份:1995
资助金额:8.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:51378378
批准年份:2013
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
批准号:41076084
批准年份:2010
资助金额:48.00
项目类别:面上项目
批准号:59778032
批准年份:1997
资助金额:12.00
项目类别:面上项目
批准号:18905002
批准年份:1989
资助金额:1.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20975094
批准年份:2009
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:61672340
批准年份:2016
资助金额:16.00
项目类别:面上项目
批准号:51109228
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21103041
批准年份:2011
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81070380
批准年份:2010
资助金额:28.00
项目类别:面上项目
批准号:11675221
批准年份:2016
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:51372001
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

超500MPa级高强钢螺栓连接受剪性能与设计方法研究

批准号:51408428
批准年份:2014
负责人:王彦博
学科分类:E0804
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

火灾后钢管活性粉末混凝土柱抗爆性能及破坏评定方法研究

批准号:51378498
批准年份:2013
负责人:陈万祥
学科分类:E0810
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
3

高强圆钢管超高强混凝土柱三维本构模型及承载性能

批准号:51878474
批准年份:2018
负责人:王彦博
学科分类:E0804
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
4

超500MPa国产高强度结构钢高温本构关系模型及蠕变行为研究

批准号:51508399
批准年份:2015
负责人:张超
学科分类:E0804
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目