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1、建筑結構的高強度鋼的研究Sung-WooIm1,YosukKim2,In-HwaChang3摘要:在高層建筑鋼結構中,高強度鋼有著特殊的需求。然而,高強度鋼在力學性能方面可能與傳統(tǒng)的鋼材有著明顯的不同。建筑結構的高強度鋼的應用應審查是否無彈性的行為相當于普通鋼可達屈服點。至于實驗檢查,對簡單的高強度鋼梁柱的需要進行了壓縮和合并后的彎曲與軸向壓縮載荷的性能測試。很容易發(fā)現(xiàn),只要滿足目前設計規(guī)范的寬厚比要求,其局部屈服強度會達到存根列的最大值。壓縮屈曲高強度鋼的強度高于規(guī)范值。梁柱的試驗結果表明,強度極限是在同時滿足的ASD和LRFD規(guī)范的前提下達到的。關鍵詞:570MPa級鋼,產率,彎
2、曲強度,寬度,厚度比,設計規(guī)范;1、緒言:當前,由于結構變得越來越高、跨度越來越大,更為強大和可靠的結構材料的需求變得也越大。如果將傳統(tǒng)的鋼材應用于高層或大跨度的結構中,其厚度會變大,板的適用性會降低并且也會導致焊接難度的增加。而高強度鋼的使用是在鋼材膜厚度的解決方案之一。對于高強度鋼材在建筑結構中的應用需要進行評估,通過經濟評價可以看出高強度鋼材比傳統(tǒng)鋼材更為經濟適用。其次,鋼結構力學性能變化的影響,也應檢查。至于韌性和可焊性而言,它可能會得到改善梁列連接設計和焊接細節(jié)。但就盡可能增加產量而言,這關系到鋼結構的穩(wěn)定性,高強度鋼是否適應當前的建筑設計規(guī)范也需要進行驗證。在這項研究中,
3、高強度鋼在鋼架結構中的應用,應按上述兩個問題從經濟評估和適用性兩方面分別審查。2、經濟評估:表1表明鋼材的總重量,如果它是設計了幾種不同強度的鋼材,這是最近的韓國典型的高層鋼結構建筑。雖然在建筑結構方面有些差異,但是有一件事情很明顯,在結構強度的增加并沒有引起自重的明顯增加。高強度鋼材在在成本和自重方面遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)鋼材。表1高強度鋼的成本競爭(34層/承重墻體系)拉伸強度(MP)490520570設計強度(MP)325355440鋼材重量(噸)514247174103節(jié)省重量(%)9.320.2節(jié)約成本(%)7.517.33、高強度鋼的建筑設計規(guī)范的適應性當前的設計規(guī)范,是在目前的理
4、論基礎上與傳統(tǒng)的鋼結構理論和試驗研究的成果。然而,高強度鋼在力學性能方面與傳統(tǒng)的鋼材有著明顯的不同。在增加收益率和降低延展率方面,也就是在一般的環(huán)境下增加屈服強度,鋼結構的性能還沒有定量的意義。此外,一些正在開發(fā)的高強度鋼材還沒有顯示其屈服平臺。至于試驗檢查,需要進行兩項測試。首先,通過焊接短柱進行可變寬厚比的測試來評價箱型和H型的局部屈服強度的對比測試。兩種570MP的鋼材將用于測試:一個持續(xù)屈服材料(鋼—A)的屈服比0.85和屈服比0.9(鋼—B)的獨立屈服平臺。圖1和2顯示了拉伸試驗中的應力和應變關系。其次,570MP級鋼梁柱簡單測試和綜合彎曲與軸向壓縮荷載進行可變細長比測試。
5、壓力(MP)應變(%)圖1:570MP級鋼的連續(xù)屈服壓力(MP)應變(%)圖2:570MP級的鋼屈服平臺圖3—4分別顯示箱式焊接短柱荷載與位移的關系,即使寬厚比的增加超過了設計極限,鋼1制作的所有列的荷載—位移曲線表現(xiàn)出足夠的優(yōu)勢,而鋼B的制作的列沒有提供足夠的強度和局部屈服強度迅速下降。加載位移圖3:箱型柱荷載與位移曲線(鋼—A)加載軸向位移(mm)圖4:箱型柱的荷載與位移曲線(鋼B)寬厚比圖5:規(guī)范化屈曲強度與D/T比值圖5—6表明規(guī)范化屈曲強度D/T,B/t或H/t的比例關系,制備焊接鋼1殘余部分的列,如果屈歸強度高于1.0,就意味著試驗屈曲強度達到最大列。結果發(fā)現(xiàn),在忽略寬厚
6、比的情況下,能提供足夠的屈曲優(yōu)勢。寬厚比圖6:B/T或H/T比值與規(guī)范化屈曲強度圖7顯示短柱鋼B的測試結果,如果設計強度制定為最低屈服強度430MP,那么所有的試件均滿足設計規(guī)范。圖7:規(guī)范化屈曲強度與鋼b的寬厚比照片1顯示合并彎曲和軸向壓縮的梁柱測試裝置,機床和墻壁上的三個驅動裝置用于測試梁柱。圖8—9分別顯示鋼A和鋼BP-M-KL/r的曲線,在所有情況下反向彎曲彎曲梁列,最終優(yōu)勢是滿足ASD和LRFD優(yōu)勢。然而,在圖9中的一些數據,似乎只有在沒有彎矩時,才足以滿足規(guī)范。這些試件的非緊湊型部分是為什么M/Mp低于1.0的主要原因。圖片1:梁柱測試裝備鋼AP-M-KL/γ曲線鋼BP-
7、M-KL/γ曲線4、結論:高強度鋼材在今后的建筑業(yè)中,有著廣闊的前景和巨大的需求。為適應高強度鋼材在建筑結構中的使用,應適當調整目前的建筑規(guī)范和高強度鋼材的設計與審查。根據所進行的實驗結果,應用目前的設計規(guī)范,將鋼材的屈服強度設計為低于570MP來設計高強度鋼結構是安全的。參考文獻:S.W.Im,S.K.KoandI.H.Chang.2001.AStudyontheCharacteristicsofHighTensileStrengthSteel(SM57