资料来源：尹飞，杨璐，石刚，等。高强钢结构抗震研究进展综述[J].钢结构（中英文），2020, 35(3): 1-25. DOI：10.13206/j。 gjgSE20010805
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概括
抽象的
随着屈服强度的增加，高强度结构钢的屈强比增大，断后伸长率减小。由于缺乏相应的规范性规定，其在抗震地区的应用受到限制。从材料、构件和结构三个层面出发，总结了近年来国内外学者关于高强钢结构抗震性能的研究成果。重点包括：材料的静态拉伸力学性能、循环本构和极低周疲劳性能；柱、梁及连接节点的抗震性能；最后对高强钢结构抗震性能的进一步研究工作进行了展望。
研究进展
研究进展
1 高强钢力学性能及本构模型研究
1.1 静态拉伸力学性能
在实际地震作用下，钢结构的耗能主要取决于构件和节点的塑性变形能力。针对高强钢的静拉性能，我国《建筑抗震设计规范》、《钢结构设计标准》、《高强钢结构设计规范》（征求意见稿）和欧洲钢结构设计规范分别解决高强钢的屈服问题。强度比、断裂后伸长率、韧性和可焊性等指标给出了明确规定的限值。此外，有关学者在研究高强钢时，通过材料性能试验确定了材料的力学性能。针对抗震设计中关心的断裂后伸长率和屈服比，总结了相关试验数据，结果如图1所示。
图1 高强钢单调拉伸试验数据汇总
目前，为推动高强钢的工程应用，仍需通过更好的冶金和生产技术，不断提高高强钢的力学性能。同时，还需要发展更适合高强度钢结构的设计理论。
1.2 循环载荷下本构模型研究
钢材的本构关系是钢结构相关研究的基础。与单调荷载下的本构关系相比，循环荷载下钢材的本构关系可以更准确地描述钢材在地震作用下的响应。有学者通过材料的循环加载试验，研究了高强钢在循环加载下的本构关系和力学性能（表1）。研究表明：高强钢在循环加载下的响应与单调加载不同，存在循环强化和循环软化现象；高强度钢具有良好的延展性和耗能性能；随着屈服强度的增加，高强度钢的循环硬化效应减弱，循环软化现象变得更加显着。
表1 循环载荷作用下高强钢材料性能相关研究
一些学者对高强钢的循环本构模型进行了相应的研究。大多在Chaboche混合强化模型的基础上标定了高强钢的循环本构模型。相关标定结果的平均值总结于表2中。总体而言，目前对不同循环本构模型的比较研究较少，不同循环本构模型对结构分析结果和计算效率的影响尚不清楚。今后可以开展相关研究，选择合适的循环本构模型。 。
表2 高强钢Chaboche混合强化模型参数汇总
1.3 极低周疲劳断裂性能研究
为了与传统的低周疲劳区别，有学者将地震引起的钢结构节点疲劳断裂称为高应变低周疲劳或极低周疲劳。其主要特点是疲劳寿命极短、应力幅或应变幅低。非常高。在美国北岭地震和日本阪神地震中，钢结构节点的损伤大多为极低周疲劳断裂损伤（图2）。
钢框架梁柱节点钢支撑连接节点
图2 地震时钢结构节点低周疲劳断裂损伤
有学者参考钢材高周疲劳的研究方法，利用应变疲劳开展高强钢低周疲劳的相关研究。但大部分研究集中在机械领域，应变幅值不超过1%。然而，对于与高强钢抗震性能密切相关的极低周疲劳性能的研究成果相对较少。高强钢极低周疲劳断裂性能的研究为确定高强钢结构危险部件（节点）和高强钢抗震设计提供了新思路。总体而言，目前针对高强钢超低周疲劳断裂的研究还很少。相关模型对高强钢的适用性还有待验证。需要开展相关研究，完善高强钢超低周疲劳断裂模型。
2 高强钢构件的抗震性能
2.1 栏目
国内外针对高强钢受压元件的整体稳定性能、局部稳定性能和焊接残余应力等方面开展了研究，为高强钢的工程应用提供了设计依据。然而钢结构钢材，针对高强钢受压构件地震滞回性能的研究相对较少。表3总结了相关研究。
表3 高强钢受压构件抗震性能相关研究
高强钢柱作为主要承重构件，可以有效减少结构用钢量并减轻自重，具有广阔的应用前景。现有研究表明，高强钢柱具有良好的延性和一定的耗能能力。根据GB 50011-2010中宽厚比的限制，可以保证高强钢柱具有良好的耗能能力和抗震性能。但现有研究还不够完善，缺乏材料屈服强度460MPa以上高强钢柱的相关研究。并且随着钢材屈服强度的提高，钢级修正系数减小，宽厚比极限进一步提高；当钢材屈服强度达到960MPa时，钢级修正系数减小至0.49。因此，有必要对高强钢柱的抗震性能和设计进行进一步的研究，使其抗震设计更加合理，得到更广泛的应用。
2.2 梁
由于钢结构设计必须遵循强柱弱梁的原则，且截面形式对梁性能的影响比材料的影响更为显着，因此对高强钢梁的研究并不是重点。当前研究的热点。现有研究主要集中在高强钢梁的承载能力和耐火性能方面，也有少数学者对高强钢梁的地震滞回性能进行了一定的研究。
2.3 连接节点
高强钢的连接节点包括焊接节点和梁柱节点。目前，关于高强钢焊接接头低周疲劳性能的研究成果还比较少，特别是与其抗震性能密切相关的极低周疲劳性能。梁柱节点是钢框架结构抗震设计的关键部分。它们的受力状态复杂，一旦受损，可能会导致结构倒塌的严重后果。表4总结了高强钢梁柱节点的相关研究现状。
表4 高强钢梁柱节点抗震性能研究综述
总体而言，关于高强钢梁柱节点抗震性能的研究相对较多，但为了全面了解高强钢梁柱节点的抗震性能，还需要开展更多的相关研究。此外，作为梁柱焊接接头的重要性能指标，高强钢梁柱焊接接头断裂失效判据研究较少，有待开展更多研究。为了提高高强钢梁柱节点的抗震性能，建议采用相应的结构措施来实现强节点和弱构件，如板式加筋梁柱节点、带筋的高强钢节点等。损害控制“保险丝”。
3 高强钢框架整体抗震性能研究
框架结构是钢结构的重要形式。为了分析高强钢框架结构在地震中的响应，相关学者对高强钢框架进行了研究。一般来说，现有的高强度钢框架具有较高的承载能力。虽然其延展性和耗能能力不如普通钢框架，但仍然满足各国抗震规范的要求。相关学者基于无损设计方法，将高强钢框架的损伤集中在耗能梁截面上。当高强钢梁柱构件发生损伤时，基本处于弹性工作状态，可以充分发挥高强钢的强度优势，符合钢结构的行为规律。抗震设计理念应该是未来高强钢抗震研究的重要方向。在现有的研究中，耗能梁段和框架是焊接在一起的。如果能用螺栓将耗能梁段与框架连接起来，不仅符合组装的思想，而且也便于灾后更换耗能梁段，符合弹性城市的概念。此外，由于构件屈服强度的提高，耗能构件也可以采用更高强度的材料，以防止在频繁的地震中过早屈服和不必要的浪费。
结论与展望
结论与展望
本文从材料、构件和结构层面全面介绍了国内外高强钢结构抗震性能的最新研究进展。主要结论及未来研究展望如下：
1）在材料层面，随着屈服强度的增加，材料的屈强比增大钢结构钢材，断后伸长率减小。当屈服强度高于690MPa时，大部分试验数据不符合GB 50011-2010和GB 50017-2017要求；循环载荷下材料的本构模型与单调载荷下的本构模型不同；随着材料屈服强度的增加，循环软化变得更加明显；目前对材料不同循环本构模型的比较和极低循环疲劳的研究较少，有待进一步研究。
2）构件层面，关于受压构件的抗震性能，国内对Q460高强钢受压构件进行了深入研究。结果表明，轴压比和板宽厚比对构件的抗震性能影响较大。通过参数分析给出相关设计建议；但屈服强度超过460MPa的高强钢研究较少，需要进一步研究以推动高强钢在地震地区的应用。高强钢梁的抗震性能不是目前研究的重点；关于节点连接的研究有很多。设计合理的高强钢连接节点具有优良的抗震性能，满足各国相关抗震规范的要求。此外，还推荐了高强度钢节点的断裂准则。进行研究。
3）结构层面，高强度钢框架具有更高的承载能力。虽然其延展性和耗能能力不如普通钢框架，但仍满足各国相关抗震规范的要求。相关学者基于无损设计方法，将高强钢框架的损伤集中在耗能梁截面上。高强钢梁柱构件损伤时基本处于弹性工作状态。这一理念符合钢结构基于行为的抗震设计理念，应该成为未来高强钢抗震研究的重要方向。后续可针对耗能梁段与车架之间的螺栓连接以及更高强度材料的耗能构件进行研究。
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通讯作者简介
杨露
北京工业大学城市建设系教授
主要从事钢结构、钢-混凝土组合结构设计理论和复杂结构施工技术研究。
近年来主持国家自然科学基金项目3项、国家重点研发计划子项目1项、北京市自然科学基金面上项目1项以及其他纵向和横向项目10余项。曾担任国家自然科学基金委创新群体团队成员、教育部科技创新团队骨干成员。
2016年入选北京市“科技新星”计划（B类），同年入选北京工业大学青年“每日英才”计划； 2018年入选北京市“高技术创新”计划（青年拔尖人才）； 2019年获得国家自然科学奖优秀青年基金项目。获省部级科研奖励2项，参与编写团体/地方标准9项。
