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建筑形式的多样化发展引起了高强度高性能结构钢的发展,我国自主研发了GJ系列高强度高性能建筑结构用钢。GJ系列建筑结构用钢因为其屈服强度对厚度改变不敏感,常用于中厚壁或厚壁构件,并且Q345GJ、Q460GJ在一些工程实际中已经被使用,但是对GJ系列建筑结构用钢的研究工作相对滞后。特别是关于中厚壁以及厚壁构件的相关研究较少,这可能引起对优质钢材的使用或设计不合理等问题。构件的稳定性和疲劳强度以及脆性断裂都会受到残余应力的影响,因此,残余应力是构件层面设计和分析的一个关键因素。同时,Q460GJ具有与低碳钢不同的材料应力-应变关系和热性能,这两者皆对残余应力的形成有影响,这意味着已有的低碳钢残余应力模型可能并不适用于Q460GJ。关于Q460GJ中厚壁和厚壁构件的残余应力分布模型研究几乎没有,这严重影响了高强度高性能结构用钢的全面推广。基于国家自然科学基金项目(NO.51578089),对高性能高强度Q460GJ钢中厚壁和厚壁焊接H形截面展开残余应力试验、残余应力分布模式以及残余应力的影响研究。本文的主要研究内容有:(1)对12mm、25mm、42mm厚的Q460GJ钢进行静力材料性能试验,获得钢材力学性能指标;(2)采用切条法对Q460GJ钢中厚壁和厚壁焊接H形截面的残余应力进行分割测量,同时采用夹直测量和弯曲修正两种修正方法;(3)采用分层法对残余应力沿厚度方向的变化进行探究;(4)通过对试验数据点的分析,探究残余应力随着宽厚比改变的变化规律、板件厚度以及腹板翼缘相关性等因素对残余应力的影响;(5)在平均水平下提出Q460GJ中厚壁和厚壁焊接H形截面的纵向残余应力分布的简化计算模型,为后续构件试验和分析打下基础;(6)探究残余应力对受压柱稳定承载力的影响。本文的创新点:(1)首次将GJ系列高强度高性能结构用钢的残余应力研究板厚扩大到42mm,填补厚壁构件残余应力研究的空白。(2)首次通过对Q460GJ厚壁焊接H形截面中厚壁和厚壁构件残余应力大小和分布的分析,提出适用于中厚壁和厚壁构件的残余应力简化计算模型,以便更准确地分析GJ钢受压构件的整体稳定承载力。