焊接连接由于密闭性好,不削弱截面成为钢结构建筑主要的连接方法。随着钢结构朝着高层、大跨度空间方向发展,火灾发生的几率也随之增大,造成的危害越来越大。这对钢结构防火设计提出了新的要求。因此,材料高温力学特性的重要性不言而喻。火灾中,作为节点连接的焊接接头的抗火承载力是保证建筑质量的一个重要环节。开展纯焊缝和角焊缝高温力学性能研究可以为钢结构防火设计和火灾下焊接结构数值模拟提供理论基础。本研究设计加工了母材为Q235,焊材为E4303、母材为Q345B,焊材分别为E5015和ER50-6的纯焊缝试样及母材为Q345B,焊材为E5015的双盖板正面角焊缝、侧面角焊缝及十字接头试样,采用稳态试验方法,得到了不同温度下E4303焊缝、E5015焊缝、ER50-6焊缝和Q345B-E5015双盖板正面角焊缝、Q345B-E5015双盖板侧面角焊缝及Q345B-E5015十字接头的应力-应变关系及相关力学性能指标,并与现行规范进行对比分析;对部分温度下的E4303焊缝及E5015焊缝开展了高温后焊缝区的金相分析,主要取得了以下研究成果:随温度的升高,纯焊缝的弹性模量和屈服强度逐渐减小;极限强度先增大后减小,300℃时,由于蓝脆现象,焊缝强度达到最大;正面角焊缝、侧面角焊缝和十字接头力学性能高温劣化趋势与之类似,300℃下,由于角焊缝的残余应力得到释放,焊缝强度达到最大;现行规范提供的高温弹性模量、屈服强度劣化模型并不适用于纯焊缝及角焊缝的抗火设计,工程应用时,须进行必要的修正。E4303和E5015焊缝在典型温度工况下的金相组织均为铁素体+珠光体,但是各种组织以不同形态和比例存在时均会引起材料力学性能的改变。20℃、400℃下,焊缝由晶粒尺寸不均匀的铁素体和珠光体组织组成,600℃下,组织进一步均匀细化,且试件上析出了碳化物,内部铁素体含量增加,珠光体含量减少,因此,焊缝强度逐渐降低。800℃时,焊缝发生不完全奥氏体化转变,焊缝组织为奥氏体和高温铁素体。不同温度下,正面角焊缝及十字接头的弹性模量明显大于E5015焊缝,而侧面角焊缝的弹性模量明显小于E5015焊缝,这是焊缝的各向异性导致焊缝的受力方式对其弹性模量的影响很大。正面角焊缝及十字接头的极限强度明显大于E5015焊缝,一方面可能是由于焊缝的金相组织比例、晶粒大小有所不同,另一方面是因为角焊缝焊根处存在不可控的熔深,本文将角焊缝熔深保守处理为零;侧面角焊缝的极限抗拉强度明显小于E5015焊缝。这是由于侧面角焊缝的应力沿角焊缝长度方向分布不均匀,呈现两端大中间小的状态,因此当焊缝两端应力超过其极限强度时,侧面角焊缝端部就会破坏,产生裂纹,进而贯穿整条焊缝,导致侧面角焊缝一侧完全发生破坏,丧失承载力。双盖板正面角焊缝实际破坏面的平均角度为18°,十字接头实际破坏面的平均角度为19.6°,异于规范规定的理论值45°;双盖板侧面角焊缝实际破坏角度为45°,与规范规定值相同。常温下,相同焊脚尺寸及长度的正面角焊缝和侧面角焊缝连接极限强度的比值为1.625。随着温度升高,其比值大致呈上升趋势。常温下,正面角焊缝连接的极限强度是十字接头的1.028倍。其余温度下,正面角焊缝和十字接头极限强度的比值均较常温下的大。本研究获得的纯焊缝及角焊缝高温下的相关力学性能指标,可用于钢结构角焊缝的抗火设计和火灾下角焊缝连接的数值模拟。