焊接残余应力对t形钢异形柱抗火性能的影响

焊接残余应力对 T 形钢异形柱抗火性能的影响焊接残余应力对 T 形钢异形柱抗火性能的影响 摘要：本文设计了一根长为 800mm 的焊接型 T 形钢异形柱，通过盲孔法测量其焊接残余应力，并通过测量数据确定焊接残余应力在 T 形钢异形柱中的分布规律 。采纳 ANSYS 有限元分析软件对高温下的 T 形钢异形柱抗火性能进行有限元数值模拟，将有残余应力的模型与无残余应力的模型的模拟结果进行对比，确定焊接残余应力对 T 形钢异形柱临界温度的影响。 关键词：T 形钢异形柱；焊接残余应力；抗火；临界温度 中图分类号：TU391；文献标志码：A 0 引言 鉴于钢材的焊接是一个不均匀加热和冷却的过程，焊接过程中T 形钢异形柱焊缝周围难免会出现不均匀温度场。低温度区域膨胀量会限制高温区域的膨胀，一旦钢材冷却，焊缝周围就会产生焊接残余应力[1]。焊接残余应力与作用荷载共同施加于试件，可能会导致局部钢材提前达到屈服点，T 形钢异形柱局部区域就会提前进入塑性阶段，对异形柱结构的刚度和承载力造成很大影响[2]。一旦结构发生火灾，高温环境下焊接残余应力的存在会削弱整个结构的承载能力，对建筑结构安全造成很大威胁。 焊接残余应力的测量 1.1 试件的设计 依据《钢结构设计法律规范》（GB50017-2025），本文设计制作了一根 T 形钢异形柱，试件长为 800mm（如图 1），截面尺寸见图2。该试件所用钢号为 Q345B，厚为 8mm，焊接工艺为自动埋弧焊，焊角尺寸同为 8mm。 图 1 T 形钢异形柱试件图 2 截面尺寸 1. 2 测量过程 T 形钢异形柱是由三块相同的翼缘和两块腹板组成，鉴于翼缘的尺寸和焊接方法相同，其焊接产生的残余应力分布也一致，所以本试验只检测一块翼缘的残余应力分布。每块板件布置 5 个测点（如图 3），每个测点在板件长度方向间隔 150mm，板件宽度方向间隔为 b/4(b 为板件宽度)，翼缘和腹板总计 15 个测点。 图 3 板件测点布置 图 4 测量过程 该试验采纳的打孔设备为 HTZ-12 型万能精密打孔装置，该设备钻头为直径 1.5mm 的含钴钻头，钻孔精度较高，钻孔深度为 1.5d（d为钻头的直径）。采集设备为 HT21B 型便携式数字残余应力检测仪，测量设备为三轴应变花，三个方向分别是 0°，45°， 90°。在测点处粘贴应变花，打孔并释放残余应变，然后根据残余应变释放量计算残余应力大小，测量过程见图 4。 焊接残余应力测试结果及分析 测试结果及焊缝方向的残余应力值见表 1...