摘要
高强钢具有节约建筑用钢，减少建筑自重等诸多优点，正在被越来越广泛的应用到建筑工程中。而在发生火灾时，钢材的力学性能会发生显著降低。在常温时，钢材几乎不会发生蠕变现象，但在高温下，蠕变的发展会迅速增加并对钢构件的变形及受力性能产生较大影响。现行的国内外结构抗火设计规范在进行高温下钢构件承载力计算时，计算公式都是基于普通强度钢材的试验数据得出的，并且均未直接考虑高温蠕变的影响。为研究高强钢高温下的蠕变发展行为及高温蠕变对钢构件产生的影响，本文研究了Q550、Q690和Q890高强钢在高温下的蠕变行为，并从理论上建立了考虑高温蠕变时轴心受压钢构件临界应力的计算方法。本文的研究主要包括以下内容： (1)采用稳态试验方法对三种高强钢材进行高温力学性能试验，得到常温及高温下钢材的应力—应变关系曲线及包括屈服强度、极限强度、弹性模量的力学性能参数，为下一步的蠕变试验设计及理论推导提供数据。 (2)在不同的温度和应力水平下对三种高强钢材进行一系列的高温蠕变试验，得到钢材的蠕变曲线和蠕变速率曲线，并根据蠕变速率的特征对蠕变曲线的三个阶段的分界进行标定。 (3)试验发现：在不同的温度和应力条件下，高强钢材蠕变发展程度差异巨大。在400℃时，蠕变发展仅出现前两个阶段，但高温度高应力状态下则会发展出完整的三个阶段。400℃~700℃时随着温度的升高，蠕变发展程度增加，除Q890钢材高温应力比为0.6条件下的试验外，在800℃时蠕变发展速率比700℃略低。 (4)采用Burger’s模型、Norton模型、Field模型及复合时间强化模型对所得试验数据进行了拟合，并在此基础上提出了高强钢高温蠕变三阶段模型。三阶段模型中引入了应力比参数代替传统模型中的应力参数，考虑了800℃时钢材微观结构变化对蠕变的影响，并且能够用同一组模型参数拟合所有温度和应力水平下得到的试验曲线。 (5)对高温条件下考虑蠕变影响的轴心受压钢构件的临界应力进行了理论推导，在蠕变模型已知的条件下可求得临界应力的数值解。并进行了温度及长细比影响参数分析。在蠕变发展初始时间段内，临界应力下降迅速，之后随时间的增加临界承载力下降速度减缓。
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