高强度钢材钢结构的脆性断裂机理和抗断设计理论研究

项目名称： 高强度钢材钢结构的脆性断裂机理和抗断设计理论研究

项目编号： No.51178244

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 建筑环境与结构工程学科

项目作者： 王元清

作者单位： 清华大学

项目金额： 62万元

中文摘要： 高强度钢材能减轻结构自重、节约钢材，具有良好的社会经济效益。但由于高强度钢结构存在如下问题而限制了其推广应用：高强钢随屈服强度的提高，塑性降低、屈强比增大、韧性变差而脆性断裂倾向增大；结构的设计应力水平更高，由断裂力学可知其对裂纹缺陷更敏感；我国存在大范围的寒冷地区，低温下钢结构易发生脆性断裂。本申请项目采用理论分析、试验研究和数值模拟相结合的方法，从高强度钢结构的材料、焊缝和构造细节、构件和节点等三个层面开展逐渐深入的研究。积累高强度钢材及其连接焊缝低温力学性能和断裂韧性指标的试验数据；建立单调拉伸和循环荷载下，预测高强度钢结构断裂的两类模型，即基于传统断裂力学方法的模型和基于局部法的模型；进行典型焊接接头和梁柱节点的验证性试验，进而进行参数化分析，得到简化的断裂计算公式，提出较为完整的抗断设计理论。本项目的研究对高强度钢材钢结构的推广和我国节能减排、发展低碳经济目标的实现具有重要意义。

中文关键词： 高强钢；脆性断裂；防断设计；构造细节；梁柱节点

英文摘要：

英文关键词： High-strength steel；brittle fracture；fracture resistant design；constructional detail；beam-column connection