超高強(qiáng)度鋼材結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和運(yùn)用

　　這篇結(jié)構(gòu)類論文發(fā)表了超高強(qiáng)度鋼材結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)和運(yùn)用，鋼結(jié)構(gòu)有著抗壓性好、成本較低、安全性高等諸多優(yōu)勢(shì), 因此得到了越來越多的應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)質(zhì)量水平的高低, 在很大程度上影響著工程的整體建設(shè)質(zhì)量。

　　關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)類類論文范文,鋼結(jié)構(gòu)論文,超高強(qiáng)度材料

　　1、超高強(qiáng)度鋼材材料性能

　　上世紀(jì)40年代中期, 超高強(qiáng)度鋼材出現(xiàn), 由淬火與低溫回火技術(shù)生產(chǎn)而來的高強(qiáng)度鋼材, 抗拉強(qiáng)度達(dá)到1900MPa, 且隨著技術(shù)的發(fā)展, 其性能不斷得到提升[1]。上世紀(jì)50年代, 我國(guó)超高強(qiáng)度鋼材出現(xiàn)。根據(jù)沖擊韌性的不同, 將超高強(qiáng)度鋼材可分為三個(gè)級(jí)別:Q、QL、QL1, 詳見表1:

　　從超高強(qiáng)度鋼材的化學(xué)成分來看, 不同級(jí)別鋼材, 在硅、碳、錳、硼、氮、鎳等成分含量上無較大差異, 而在硫和磷的含量上, 差異性較大。隨著沖擊韌性的增強(qiáng), 磷的含量逐漸降低, 而硫的含量逐漸升高。在低溫環(huán)境下, 超高強(qiáng)度鋼材仍然可抵御一定的沖擊, 從相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果來看, 在0℃環(huán)境下, Q級(jí)超高強(qiáng)度鋼材最小沖擊功為30J, QL級(jí)為35J, QL1級(jí)為40J。而不同級(jí)別鋼材在保持性能一樣時(shí)的最低溫度極限也不同, Q級(jí)為-20℃、QL基為-40℃、QL1級(jí)為-60℃。

　　2、超高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)

　　研究顯示, 軸心受壓條件相同時(shí), 超高強(qiáng)度鋼材鋼柱的整體極限承載達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí), 其穩(wěn)定性系數(shù) (極限應(yīng)力與屈服強(qiáng)度比值) 比普通強(qiáng)度鋼材鋼柱同等截面與長(zhǎng)度下要高出很多, 主要是由于構(gòu)件的初始缺陷對(duì)超高強(qiáng)度鋼材鋼柱的影響非常小[2]。關(guān)于初始缺陷的影響, 相關(guān)研究顯示, 在幾何初始缺陷相同的條件下, 計(jì)算與對(duì)比235MPa和690MPa兩種H型截面軸心受壓鋼柱的整體穩(wěn)定承載力, 顯示690MPa超高強(qiáng)度鋼材的整體穩(wěn)定系數(shù)更大, 即強(qiáng)度更高[3]�？梢�, 與普通鋼材相比, 超高強(qiáng)度鋼材的優(yōu)勢(shì)更加明顯, 主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

　　2.1、經(jīng)濟(jì)性

　　超高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用, 使結(jié)構(gòu)重量減輕、構(gòu)件尺寸減小, 相應(yīng)的焊接材料及焊接工作量降低, 防火、防銹涂層材料用量減少, 工作量降低, 施工安裝更簡(jiǎn)單, 鋼結(jié)構(gòu)加工、運(yùn)輸及安裝的成本均得到有效降低[4]。同時(shí), 結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的減少, 可使建筑室內(nèi)凈空間增大, 鋼板厚度的縮小使焊縫厚度及焊縫質(zhì)量更容易控制, 可有效延長(zhǎng)構(gòu)件的使用壽命, 提高工程的綜合效益。

　　2.2、符合可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)要求

　　超高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)的使用, 使鋼材的用量減少, 從而使原礦石材料的消耗量也相應(yīng)的減少。此外, 在防火、防銹及焊接等方面, 以往的消耗量較大, 此類材料均由不可再生的礦物材料制成, 用量的減少也會(huì)使此類不可再生資源消耗量降低, 進(jìn)一步使資源開采量下降, 對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要作用, 符合我國(guó)當(dāng)前工業(yè)發(fā)展從傳統(tǒng)高能源消耗發(fā)展模式向資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、效益優(yōu)先型的發(fā)展模式過渡的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略[5]。

　　2.3、有利于國(guó)民生產(chǎn)總值的增加

　　在我國(guó)能源消耗結(jié)構(gòu)中, 鋼鐵產(chǎn)業(yè)的消耗量非常大, 一定程度上促進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展, 但背后所出現(xiàn)的環(huán)境污染問題、能源消耗嚴(yán)重的問題也不容忽視, 此類問題的存在對(duì)鋼鐵產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值的增長(zhǎng)有阻礙的作用[6]。而隨著鋼鐵冶煉技術(shù)的發(fā)展, 超高強(qiáng)度鋼材的出現(xiàn), 極大地減低了因冶煉造成的環(huán)境破壞程度, 同時(shí)也降低了能源消耗, 應(yīng)用前景也變得廣闊, 為國(guó)民生產(chǎn)總值的提升提供了有利條件。

　　3、超高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

　　3.1、國(guó)內(nèi)應(yīng)用

　　北京2008年奧運(yùn)會(huì)主場(chǎng)館鳥巢設(shè)計(jì)采用超高強(qiáng)度鋼材, 由我國(guó)建筑設(shè)計(jì)師李興剛及國(guó)外知名建筑設(shè)計(jì)師德梅隆、雅克赫爾佐格共同設(shè)計(jì), 總造價(jià)達(dá)到22億多元。鳥巢結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜, 在建設(shè)中, 大量的Q460超高強(qiáng)度鋼材在鋼結(jié)構(gòu)施工中應(yīng)用。該類型鋼材屬于一種低合金高強(qiáng)度鋼, 制造難度非常大。在鳥巢施工中, 我國(guó)首次對(duì)Q460超高強(qiáng)度鋼材進(jìn)行應(yīng)用, 使鳥巢鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性得到了極大的提升。

　　3.2、國(guó)外應(yīng)用

　　(1) 德國(guó)。德國(guó)的機(jī)械制造業(yè)、建筑業(yè)及汽車行業(yè)非常發(fā)達(dá), 建筑行業(yè)的快速發(fā)展使得鋼結(jié)構(gòu)建筑類型在諸多知名建筑中被應(yīng)用, 也因此使高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用范圍非常廣泛。索尼中心大廈位于柏林, 以鋼結(jié)構(gòu)建筑為主, 屬于典型的鋼結(jié)構(gòu)建筑代表, 大廈結(jié)構(gòu)比較特殊, 部分樓層直接懸掛于屋頂上[7]。這就對(duì)屋頂桁架的強(qiáng)度提出了更高的要求, 在鋼材選擇上, 該工程選擇了S460與S690超高強(qiáng)度鋼材, 前者強(qiáng)度為460MPa, 后者強(qiáng)度為690MPa, 兩種鋼材在屋頂桁架施工中的應(yīng)用, 不但縮小了構(gòu)件的尺寸, 使橫截面面積大大縮小, 而且在低溫狀態(tài)下, 屋頂桁架的性能能夠最大限度的發(fā)揮出來。

　　(2) 日本。日本屬于島國(guó), 地處環(huán)太平洋地震帶上, 所以該國(guó)地震災(zāi)害非常高發(fā), 對(duì)建筑的穩(wěn)定性提出了極高的要求。因此, 日本諸多高層建筑中, 鋼結(jié)構(gòu)施工中對(duì)超高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用非常普遍, 其中以400~490MPa超高強(qiáng)度鋼材的使用比較多。施工中, 超高強(qiáng)度鋼材的應(yīng)用可以使截面鋼板的厚度減小, 進(jìn)而使焊縫縮小, 焊接更容易控制質(zhì)量。同時(shí)結(jié)合日本地區(qū)針對(duì)地震頻發(fā)的問題, 對(duì)建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整, 對(duì)建筑鋼結(jié)構(gòu)自振頻率進(jìn)行改變, 防止在地震發(fā)生時(shí), 鋼結(jié)構(gòu)共振引起結(jié)構(gòu)性破壞。

　　4、結(jié)束語

　　與普通鋼材相比, 超高強(qiáng)度鋼材的韌性、強(qiáng)度等性能更加出色, 制造難度也相對(duì)較大。隨著建筑行業(yè)的發(fā)展, 越來越注重能源的節(jié)約, 與可持續(xù)發(fā)展的要求相符, 超高強(qiáng)度鋼材在建筑工程中的應(yīng)用也越來越多。對(duì)于我國(guó)建筑行業(yè)而言, 隨著鋼結(jié)構(gòu)建筑的增多, 在實(shí)際工程中, 應(yīng)借鑒其它國(guó)家先進(jìn)的施工經(jīng)驗(yàn), 不斷提升自身技術(shù)水平, 促使超高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)在我國(guó)更好的發(fā)展與應(yīng)用, 提高建筑施工的綜合效益。

　　參考文獻(xiàn)

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　　[7]許紅.淺析高強(qiáng)度鋼材鋼結(jié)構(gòu)在工程中的運(yùn)用[J].河南科技, 2013 (05) :49.

　　推薦閱讀：《鋼結(jié)構(gòu)》(月刊)創(chuàng)刊于1986年，是由中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)主管、中國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)和中治集團(tuán)建筑研究總院聯(lián)合主辦的鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域綜合性科技期刊，國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行。

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