高强结构钢S690高温力学性能

强旭红， 吴钟艳， 姜　旭， 罗永峰

(同济大学 土木工程学院， 上海 200092)



高强结构钢S690高温力学性能

强旭红， 吴钟艳， 姜旭， 罗永峰

(同济大学 土木工程学院， 上海 200092)

摘要：在火灾下，材料力学性能的退化是导致钢结构承载力降低的主要因素.对高强结构钢S690进行稳态和瞬态火灾试验研究，并将S690的高温材性试验结果与欧洲、美国、澳大利亚、英国和中国钢结构设计规范进行对比，结果表明，依据各国现行钢结构设计规范进行高强钢S690钢结构的抗火设计是不安全的.另外，对试验得出的高温下高强钢S690的弹性模量、屈服强度和极限强度折减系数进行数值拟合，给出可准确表征S690高温下材料性能退化的预测公式，可用于指导含高强钢S690构件的钢结构抗火设计，并为相关规范的修订提供参考依据.

关键词：高强钢； S690； 力学性能； 折减系数； 高温

近20多年来，随着冶金和焊接技术的发展，高性能的工程用钢在各个工程领域的研究和应用已取得长足进步[1].目前，关于高强度结构钢的定义，欧洲钢结构设计规范Eurocode 3(EC 3)[2]定义高强钢的名义屈服强度不小于460 MPa；澳大利亚规范AS 4100[3]定义高强钢的名义屈服强度大于450 MPa；香港规范[4]定义高强钢的名义屈服强度在460～690 MPa之间；我国国家标准《钢分类》[5]定义屈服强度大于等于420 MPa的钢材为高强钢.

早期的高强钢在材料韧性和可焊性方面往往不尽人意，这在一定程度上限制了其使用范围.现在的高强钢通过微合金化、淬火回火等技术，不仅实现了较高的强度，而且在韧性、延性、可焊性、抗腐蚀以及疲劳性能等方面都比普通钢材有明显的改善.另外，高强钢的应用能带来较好的社会经济效益，比如减少用钢量、减少焊接工作量、节省运输费用、减轻结构自重等[6].

自美国“911”恐怖事件后，有关高温下结构用钢的力学性能受到关注.然而，目前的研究主要针对常规强度的结构钢(普通钢)；而对于火灾下和火灾后的高强钢力学性能的研究极其有限，涉及的强度等级主要有BISPLATE80[7]、S460[8-16]、S690[16-17]、国产Q460[18-19]、S960[20]以及名义屈服强度为1 400 MPa的超高强钢[21]，结果导致目前的高强钢结构的抗火设计远未成熟.王卫永等[18]对国产高强钢Q460高温下的强度和弹性模量进行了试验研究，得到Q460的力学性能随温度变化的函数表达式，结果表明，高强钢Q460的强度和弹性模量随温度的升高而降低；Q460高温下的强度折减系数比普通钢低.Schneider和Lange[12]通过试验得出的S460在高温下的屈服强度折减系数都不能满足EC 3中1-2部分的规定[2].由于EC 3的规定是基于大量普通钢的研究成果得出的，并不一定适用于高强钢，因此，针对高强钢进行研究并给出其高温下材料性能的特定规定是非常重要的.

钢材的力学性能对钢构件性能的评定和结构整体性能的预测和分析均具有重要意义.在火灾情况下，钢材的力学性能随着温度的升高而逐渐退化.世界范围内现行的主要钢结构设计规范，一般都通过高温力学性能折减系数来表征钢材在火灾下力学性能的退化.对于高强钢，目前现有文献仅报道过高温下S460力学性能的退化[8-15]以及BISPLATE80力学性能的退化[7].近期Chiew等[17]研究了RQT-S690(经过二次加热和淬火回火处理的S690)火灾下及火灾后力学性能的退化.而对于高强钢S690，目前尚没有系统的研究成果.

本文对高强钢S690进行了高温力学性能试验，目的在于揭示S690在高温下的力学性能，以验证现有高强钢力学性能数据的正确性，以及为高强钢结构在火灾下的相关研究项目提供材性数据支撑.本试验进行了高强钢S690的稳态和瞬态火灾试验.通过试验得到不同温度下S690的弹性模量、屈服强度和极限强度，并与名义屈服强度相近的高强钢BISPLATE 80以及一些世界领先的现行钢结构设计规范进行对比,包括EC 3[2]，AS 4100[3]，AISC[22]， ASCE[23]，BS 5950[24]和CECS 200[25])，结果表明，按照上述规范进行S690钢结构的抗火设计是不安全的.在此基础上，给出高强钢S690高温下材料性能退化的预测公式，并验证其准确性.

1试验研究

1.1试验设备

高温拉伸试验通过Gleeble 3800系统进行，该系统是全数字闭环控制热与力学耦合测试系统，如图1与图2所示.Gleeble 3800的加热系统能以最高10 000 °C·s-1的速率加热试件，并且能准确保持温度稳定.本试验通过3对热电偶来控制试件温度，见图2.炉内的空气温度由Gleeble 3800系统自动获取.Gleeble 3800系统是力学与热学耦合的一体化系统，最大能施加20 t的压力和10 t的拉力.本试验采用非接触式激光变形测量仪测量试件的应变，通过QuikSim软件预先设定的程序来控制试验过程.试验过程中得出的所有试验数据由电脑存储，并可由屏幕实时显示，进行试验监测.

图1　Gleeble 3800系统

图2　试验炉内的拉伸装置

1.2试验材料和试件设计

所有的试验试件都由同一块名义厚度为5 mm的S690QL钢板切割而来.S690QL钢是一种符合欧洲标准EN 10025-6[26]的高强度结构用钢.该材料经过淬火回火技术热处理，具有良好的抗弯性和可焊性.S690QL是钢材等级名称缩写，S指结构用钢，690指名义屈服强度为690 MPa，Q指淬火回火技术，L指低温韧性.本试验所用高强钢S690的化学成分见表1.试件的形状和尺寸符合欧洲标准EN 10002-5[27]和ASTM E21-09[28]的要求.如图3所示，为将试件固定到Gleeble 3800系统的夹具上，在试件的每一端预留一个小洞，以便固定试件.

表1　高强钢S690QL的化学组成

1.3试验方法

常用的评估钢材高温力学性能的方法是进行稳态或者瞬态火灾拉伸试验.与瞬态火灾试验方法相比，稳态火灾试验方法更为常用，因为稳态火灾试验操作相对容易并且能直接获得应力-应变(σ-ε)曲线.然而，瞬态火灾试验方法能更真实地模拟火灾情况下钢构件的性能，因为瞬态火灾试验方法更合理地考虑了徐变的影响.为比较这两种试验方法对高强钢产生的影响，稳态和瞬态火灾试验方法在本试验中均被采用.

a 试件

b 尺寸(单位：mm)

1.4试验步骤

1.4.1稳态火灾试验

在稳态火灾试验中，试件被加热到指定的温度并稳定在该温度，然后加载直到破坏.稳态火灾试验的升温速率为50 °C·min-1，试验火灾温度分别为100，200，300，400，500，550，600和700 °C.在每个试验温度下，至少进行3次试验.在达到试验温度之后，令温度稳定大约10 min，以使试件中部的温度分布均匀.然后在该预定火灾温度下对试件施加拉力直到破坏.本试验采用应变控制的方法施加荷载，应变率为0.005 min-1，满足ASTM E21-09的相关规定[28].为比较高温对S690的影响，本试验也同时进行了S690常温下的拉伸试验.

1.4.2瞬态火灾试验

在瞬态火灾试验中，试件在恒定的拉应力作用下，试件的温度以一定的速率升高直到试件发生破坏.本试验预选的应力等级分别为100,200,250,300,400,500,600,650,700,800,850和900 MPa.所有瞬态火灾试验的升温速率均为10 °C·min-1，相当于正常防火保护的钢构件在火灾中的升温速率.整个试验过程中，试件的总应变和温度被记录下来.另外，试件的热应变应从总应变中减去，以得到在不同温度下试件的应变.采用Maljaars等[29]和Outinen等[8-10]在以往研究中使用过的转换方法，可将瞬态火灾试验得出的应变-温度(ε-T)曲线转换成不同温度下的应力-应变曲线，如图4所示.

图4　瞬态应力-应变曲线的转换方法[29]

2结果与讨论

2.1弹性模量

弹性模量是影响钢结构承载能力的重要参数之一.高温下钢材的弹性模量取决于相应温度的应力-应变曲线，根据不同温度下的应力-应变曲线线性段的斜率可得到该温度下的弹性模量E，见图5.

在高温条件下，钢材弹性模量的退化常用折减系数来评估.弹性模量折减系数是指相应温度的弹性模量与常温下弹性模量的比值.由于折减系数的使用十分简单便捷，中国、欧洲、美国和澳大利亚的钢结构设计规范都推荐使用折减系数来进行钢结构的抗火设计与计算.因此，本试验研究了S690在不同火灾温度下的弹性模量折减系数，以便了解高温对S690弹性模量的影响.

2.1.1稳态火灾试验的结果

稳态火灾试验得到的S690高温下弹性模量及其折减系数列于表2中.

图5　钢材力学性能的确定方法

温度/°C弹性模量/MPa折减系数202046901.001002045921.002001791460.883001718190.844001586080.785001401270.695501117880.55600761050.37700288480.14

2.1.2瞬态火灾试验的结果

瞬态火灾试验得到的S690高温下弹性模量及其折减系数，如表3所示.

表3　瞬态火灾试验中S690高温下弹性模量及其折减系数

2.1.3比较与分析

将试验结果与世界范围内现行的主要钢结构设计规范(EC 3，AISC，AS 4100和CECS 200)以及现有的高强钢BISPLATE80的研究结果进行比较，比较结果见图6.从图6中可以看出，如果采用EC 3和AISC中给出的弹性模量折减系数来预测高强钢S690的弹性模量是偏于保守的；但如果采用AS 4100和CECS 200来预测，则是偏于不安全的.

另外，将本试验对高强钢S690弹性模量的研究结果与Chen等[7]所报道的高强钢BISPLATE80的高温材性相关结果进行对比，结果如图6所示.从图6中可以看出，当温度低于500 °C时，瞬态火灾试验得出的结果中，BISPLATE80的弹性模量折减系数明显低于S690；当温度高于500 °C时，BISPLATE80的弹性模量折减系数高于S690.然而，Chen等由稳态火灾试验得出的BISPLATE80的弹性模量折减系数远远高于本试验对S690的实测值.综上所述，虽然名义屈服强度相近，但高强度BISPLATE80的弹性模量折减系数并不适用于高强钢S690.

图6　高温下弹性模量折减系数对比

2.2屈服强度

在世界范围内现行的主要钢结构设计规范中，EC 3取2%应变作为名义应变来确定钢材的名义屈服强度；BS 5950分别取0.5%,1.5%,2.0%应变作为名义应变来确定钢材的名义屈服强度，以满足各类构件的不同要求；在AISC，ASCE，AS 4100和CECS 200中，没有明确给出名义应变的取值.在高温条件下，由于没有明确统一的定义，不同的学者常采用不同的名义应变(0.2%,0.5%,1.5%,2.0%)对应的应力来确定钢材的名义屈服强度.因此，本文分别研究0.2%,0.5%,1.5%,2.0%各应变对应的S690的名义屈服强度，并对比以上4个名义应变所对应的名义屈服强度的异同.相应应变水平所对应的名义屈服强度的确定方法已在图5中给出.0.2%名义屈服强度(f0.2)是由应力-应变曲线与原点处切线平移到0.2%应变处的直线的交点来确定.而0.5%,1.5%,2.0%应变水平所对应的屈服强度是由其应变水平处的垂直线与应力-应变曲线的交点来确定.

2.2.1折减系数

屈服强度折减系数是指高温下屈服强度与常温下屈服强度的比值.稳态火灾试验得出的4种不同名义应变对应的屈服强度的折减系数列于表4中，瞬态火灾试验得出的上述4种名义应变对应的屈服强度折减系数列于表5中.

表4　稳态火灾试验中不同应变水平的屈服强度折减系数

表5　瞬态火灾试验中不同应变水平的屈服强度折减系数

2.2.2比较与分析

图7～10将由两种火灾试验方法得出的不同名义应变对应的屈服强度折减系数与欧洲、美国、澳大利亚、英国和中国的钢结构设计规范中推荐的屈服强度折减系数进行对比.

图7中，屈服强度折减系数对应的名义应变为0.2%.从图7中可以看出，AISC推荐的屈服强度折减系数明显高于S690的实测值；而AS 4100推荐的屈服强度折减系数用于预测S690时，在400～550 °C温度区间是偏于保守的，但在其他温度则是偏于不安全的；相似的还有ASCE，在300～550 °C时是偏于保守的，但在其他温度是偏于不安全的；CECS 200推荐的屈服强度折减系数则明显高于S690的实测值，是偏于不安全的.在图8中，屈服强度折减系数对应的名义应变为0.5%.图8表明，AISC推荐的屈服强度折减系数高于S690的实测值；BS 5950推荐的屈服强度折减系数与瞬态火灾试验得到的S690实测值基本一致，但与稳态火灾试验得到的S690实测值相比，在除400～600 °C的温度范围内，是偏于不安全的；AS 4100的屈服强度折减系数在350～500 °C时是偏于保守的，但在其他温度则是偏于不安全的；CECS 200推荐的屈服强度折减系数明显高于S690的实测值.图9中，屈服强度折减系数对应的名义应变为1.5%.如图9所示，AISC和BS 5950推荐的屈服强度折减系数高于S690的实测值；AS 4100推荐的屈服强度折减系数用于S690时在400～550 °C温度区间是偏于保守的，但在其他温度是偏于不安全的；类似的有ASCE推荐的屈服强度折减系数在300～550 °C时是偏于保守的，但在其他温度是偏于不安全的；CECS 200推荐的屈服强度折减系数用于S690时整体偏于不安全.图10中，屈服强度折减系数对应的名义应变为2.0%.图10表明，EC 3推荐的屈服强度折减系数高于S690的实测值，而其他设计规范的预测值与名义应变为1.5%时的结论相似.

图7　温度-屈服强度折减系数对比(名义应变为0.2%)

Fig.7Temperatures versus yield strength reduction factors (strain level 0.2%)

图8　温度-屈服强度折减系数对比(名义应变为0.5%)

Fig.8Temperatures versus yield strength reduction factors (strain level 0.5%)

图9　温度-屈服强度折减系数对比(名义应变为1.5%)

Fig.9Temperatures versus yield strength reduction factors (strain level 1.5%)

图10　温度-屈服强度折减系数对比(名义应变为2.0%)

Fig.10Temperatures versus yield strength reduction factors (strain level 2.0%)

Chen等[7]试验得到的BISPLATE80的上述4种名义应变所对应的屈服强度折减系数远高于本试验得到的S690的实测值.因此，尽管BISPLATE80与S690的名义屈服强度相近，但用BISPLATE80的屈服强度折减系数来预测S690的屈服强度是不安全的.

从本试验结果与各国现行主要钢结构设计规范及高强钢BISPLATE80的研究结果的对比中可以看出,高温下屈服强度折减系数与钢材等级密切相关.因此，提出针对高强钢材的火灾下屈服强度折减系数非常必要.

2.3极限强度

钢材的极限强度通常取应力-应变曲线最高点对应的应力值.钢材的极限强度折减系数为高温下极限强度与常温下极限强度的比值.稳态火灾试验和瞬态火灾试验得出的S690高温下极限强度及其折减系数汇总于表6中.

表6　高温下S690极限强度及其折减系数

将本试验得出的高强钢S690的极限强度折减系数与Chen等[7]得到的高强钢BISPLATE80的极限强度折减系数及美国规范AISC[22]进行对比，结果绘于图11中.从图11中可以看出，AISC推荐的极限强度折减系数明显高于S690的实测值；另外，BISPLATE80的极限强度折减系数大多高于S690的极限强度折减系数.这说明在高温条件下采用ASIC的推荐值和BISPLATE80的极限强度折减系数来估算S690的极限强度折减系数都是不安全的.

图11　高温下极限强度折减系数对比

2.4应力-应变曲线与破坏模式

钢材延性的高低是由钢材在断裂之前的变形程度确定的.稳态火灾试验得出的S690在不同温度下的应力-应变曲线如图12所示.可通过对比高强钢S690在断裂时应变的大小来研究S690的延性与温度的关系.钢材延性的变化是由不同温度下发生在钢材内部的晶相变化引起的.

图12　不同温度下稳态火灾试验得到的应力-应变曲线

图13为稳态火灾试验中高强钢S690拉伸试件在不同温度下的典型破坏模式.从图13中可以看出，所有的试件在破坏前都发生了颈缩现象，试件表面颜色随温度升高而加深，到300 °C以后，试件出现不同层次的颜色.在20～700 °C的所有温度范围内，试件都没有发生脆性破坏，这表明高强钢S690钢构件在火灾下破坏时具有良好的延性.

图14为瞬态火灾试验中高强钢S690拉伸试件在不同应力水平下的典型破坏模式.由图14可以看出，所有的试件在破坏前都发生了颈缩现象.在100～900 MPa的应力水平范围内，试件都没有发生脆性破坏，这表明高强钢S690钢构件在火灾下发生破坏时具有良好的延性.瞬态火灾试验中试件在某恒定拉应力作用下发生破坏时的温度称为该应力水平下的破坏温度.高强钢S690在不同应力水平下的破坏温度列于表7中.从表7中可以看出，较高的拉应力水平下高强钢S690试件的破坏温度较低，特别是当应力水平为900 MPa时.然而，在名义屈服强度以下，高强钢S690的破坏温度高于470 °C.

图13　稳态火灾试验中试件在不同温度下的破坏模式

图14　瞬态火灾试验中试件在不同应力水平

应力水平/MPa100200250300400500600650700800850900破坏温度/°C77570268562360256252050747039936883

3预测公式

综上所述，各国现行的主要钢结构设计规范推荐的高温下钢材力学性能的折减系数不适用于高强钢S690.为指导结构工程师进行正确的S690钢结构的抗火设计，本文对上述试验所得的高强度S690高温下弹性模量、屈服强度和极限强度折减系数进行数值拟合，给出S690高温下材料性能退化的预测公式.由于火灾温度是钢材力学性能退化的主要因素，所以各力学性能折减系数是试件所经历的火灾温度θ的函数.

3.1弹性模量

基于试验结果以折减系数的形式给出S690高温下弹性模量的退化，如式(1),(2)所示.图15将公式(1),(2)与试验结果以及欧洲、美国、澳大利亚和中国钢结构设计规范进行对比.从图15中可以看出，公式(1),(2)和试验结果吻合较好.

(1)

100 ℃<θ≤700 ℃

(2)

式(1),(2)中:Eθ为温度为θ时S690的弹性模量；E20为常温下S690的弹性模量.

图15　公式(1),(2)与试验结果以及各国现行设计规范的对比Fig.15　Comparisons of Eqs.(1) and (2) with test results and current design standards

3.2屈服强度

由于稳态火灾试验和瞬态火灾试验得出的S690屈服强度折减系数相差较大，所以本文分别根据稳态火灾试验和瞬态火灾试验拟合出名义应变为2.0%的屈服强度折减系数公式，以预测不同火灾情况下S690的屈服强度退化程度.公式(3),(4)是根据稳态火灾试验下S690的屈服强度折减系数结果拟合所得.图16将公式(3),(4)与稳态火灾试验结果以及欧洲、美国、澳大利亚、英国和中国的钢结构设计规范进行了对比.从图16中可以看出，公式(3),(4)和试验结果吻合较好.

图16　公式(3),(4)与试验结果以及各国现行设计规范的对比Fig.16　Comparisons of Eqs.(3) and (4) with test results and current design standards

(3)

5.185×10-3θ+0.4

300 ℃<θ≤700 ℃

(4)

式(3),(4)中:fyθ为温度为θ时S690的屈服强度；fy20为常温下S690的屈服强度.

公式(5),(6)是由瞬态火灾试验得出的S690的屈服强度折减系数拟合所得.图17将公式(5),(6)与瞬态火灾试验结果以及欧洲、美国、澳大利亚、英国和中国的钢结构设计规范进行比较.从图17中可以看出，公式(5),(6)和试验结果吻合较好.

20 ℃≤θ≤500 ℃

(5)

6.818×10-3θ+3.251

500 ℃<θ≤700 ℃

(6)

式(5),(6)中:fyθ为温度为θ时S690的屈服强度；fy20为常温下S690的屈服强度.

图17　公式(5),(6)与试验结果以及各国现行设计规范的对比Fig.17　Comparisons of Eqs.(5) and (6) with test results and current design standards

3.3极限强度

公式(7),(8)可用于预测S690在20～700 °C温度范围内的极限强度折减系数.图18将公式(7),(8)与试验结果以及美国设计规范ASIC进行比较.从图18中可以看出，公式(7),(8)和试验结果吻合较好.

(7)

2.442×10-4θ+1.27

350 ℃<θ≤700 ℃

(8)

式(7),(8)中:fuθ为温度θ时S690的极限强度；fu20为常温下S690的极限强度.

图18　公式(7),(8)与试验结果以及美国设计规范的对比

Fig.18Comparisons of Eqs.(7) and (8) with test results and current design standards

4结论

本文详细介绍了高强钢S690高温力学性能的试验研究.对名义厚度为5 mm的高强钢S690试件进行了不同火灾条件下的稳态和瞬态火灾拉伸试验.试验得到不同火灾温度下S690弹性模量、屈服强度、极限强度、应力-应变曲线和典型破坏模式.本文将试验所得的S690在不同火灾温度下的弹性模量、屈服强度和极限强度的折减系数与高强钢BISPLATE80以及世界范围内现行的主要钢结构设计规范(EC 3,AISC,AS 4100,ASCE,BS 5950和CECS 200)的推荐值进行对比研究.结果表明,对高强钢S690的高温弹性模量而言，现行的欧洲钢结构设计规范EC 3和美国规范AISC的推荐值偏于保守，而澳大利亚规范AS 4100和中国规范CECS 200偏于不安全；对于高温屈服强度，EC 3,AISC和CECS 200的推荐值整体高于S690的实测值， ASCE,AS 4100和BS 5950在某些高温下是偏于不安全的；对于极限强度，AISC的推荐值高于S690的实测值，是不安全的.因此，根据各国现行的主要钢结构设计规范进行高强钢S690钢结构的抗火设计是不安全的.这是因为世界各国现行的主要钢结构设计规范均基于普通钢试验研究成果得到，而普通钢与高强钢在化学成分、生产加工工艺等方面的差异导致了其力学性能的差别.

另外，本文将S690的火灾试验结果与高强钢BISPLATE80的火灾试验结果进行对比.对比表明,尽管BISPLATE80的名义屈服强度与S690相似，但它们的力学性能随温度的退化程度是不同的.因此，关于BISPLATE80的力学性能在火灾下退化的研究成果不适用于S690.

再者，在所有稳态和瞬态火灾试验中，试件都没有发生脆性破坏，这表明S690高强度钢构件在火灾下具有良好的延性.

最后，本文对试验得出的高温下高强钢S690的弹性模量、屈服强度和极限强度的折减系数结果进行数值拟合，给出S690高温下力学性能退化的预测公式.本试验研究填补了高强钢S690高温下力学性能研究的空白，可为使用S690的高强钢结构及组合结构在火灾下性能的相关研究提供材性数据支撑，可用于实现准确的有限元模拟与理论计算，从而确保含有S690的高强钢结构的抗火设计安全进行.

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Mechanical Properties of High Strength Steel S690 at Elevated Temperatures

QIANG Xuhong, WU Zhongyan, JIANG Xu, LUO Yongfeng

(College of Civil Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China)

Abstract：Under fire conditions, the load bearing capacity of steel structures reduces mainly due to the deterioration of its mechanical properties. In this paper, an experimental investigation was conducted, using both steady state and transient state methods. The comparison of test results with European, American, Australian, British and Chinese design standards of steel structures shows that fire-resistance design of steel structures with S690 is unsafe according to the current design standards. Based on the reduction factors of the elastic modulus, and the yield strength and the ultimate strength of S690 obtained from this study, some specified predictive equations were proposed to describe the deterioration of mechanical properties of S690 at elevated temperatures. The predictive equations can be employed for practical fire-resistance design of steel structures with members made of S690, providing reference for the revision of current worldwide leading design standards.

Key words：high strength steel; S690; mechanical properties; reduction factor; elevated temperatures

收稿日期：2015-06-26

基金项目：国家自然科学基金(51408150)；中央高校基本科研业务费专项资金(2014KJ044)

通讯作者：姜旭(1982—)，男，助理教授，工学博士，主要研究方向为钢结构和钢与组合桥.E-mail：jiangxu@tongji.edu.cn

中图分类号：TU392

文献标志码：A

第一作者： 强旭红(1984—)，女，助理教授，工学博士，主要研究方向为钢结构抗火及高强钢在土木工程领域的应用.

E-mail：qiangxuhong@tongji.edu.cn