摘要：本文以武汉中心钢结构工程为背景，介绍了锻钢材质应用在伸臂桁架节点中的优良性能，展现了锻钢材质 在超高层建筑钢结构中广阔的应用前景。伸臂桁架在超高层建筑钢结构中应用广泛，起着联系核心筒和外框结构 的作用，其节点受力大、构造复杂、焊缝密集、加工难度大；以锻钢件为核心的伸臂桁架节点不仅满足结构受力 需求，又能降低加工难度、提高施工效率。
关键词：锻钢材质 超高层建筑 钢结构 伸臂桁架 焊接温度 残余应力
1 引言
钢铁材料在房屋建筑中的应用起始于 1861 年，钢筋混凝土首次应用于建造水坝、管道和楼板[1]。至 20 世纪 60、70 年代，一些西方发达国家开始尝试把铸钢件应用到工程结构中[2]，短短 40 年，铸钢件已被 应用在各类工程结构中。伴随着经济的发展和人们对超高层建筑的渴望，锻钢这种古老而又新颖的材料逐 渐进入建筑结构工程师的视线。 锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下，对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺 寸、形状及性能，用以制造机械零件或零件毛坯的成形加工方法，又称锻压[3]。与建筑钢结构行业中常用 的铸钢件和钢板焊接件有质的不同，锻钢作为建筑材料被用于武汉中心结构中尚属首次。
2 锻钢件在建筑钢结构中的应用背景
随着超高层建筑的蓬勃发展，超高层建筑基本都选择了劲性核心筒+钢结构外框+伸臂桁架体系，如 地王大厦、武汉中心、上海环球金融中心、平安中心大厦、上海中心大厦等[4]。在超高层中，伸臂桁架结 构起着联系核心筒与外框结构的作用，受力大而复杂，当用焊接或铸钢材料作其节点时，其构造复杂、加 工难度大、节点尺寸大、疲劳强度较低。因此，为提高建筑可靠性，设计师选择锻钢件作为武汉中心内- 外筒连接节点。
武汉中心工程位于武汉市江汉区王家墩中央商务区，塔楼地下 4 层，地上 88 层，结构总高度 438 米， 为巨柱框架-核心筒-伸臂桁架结构体系，共设 5 道结构加强层和 1 道结构转化层。其中伸臂桁架分布于 F31~F33、F47~F49、F62-F64，由上弦、下弦、腹杆及外伸巨型斜撑构成，锻钢节点位于伸臂桁架内外框 连接处的上、下弦角部，如图 2 所示。
3 锻钢件节点性能
采用标准试棒拉伸的方法，测得 Q390GJC 锻钢件力学性能（如下图 3 所示），锻钢件抗拉强度为 540MPa， 屈服强度 398MPa，断面延伸率达 30.5%，0℃冲击功为 51.3AK/J。（注：实验设备为 CMT 微机控制电子万 能试验机、JB-S300 数显冲击试验机、DWC-60 冲击试验温槽、HIR-944B 型高频红外碳硫分析仪、锰磷硫微 机数显自动分析仪） 试验结果表明，锻钢件具有优秀的综合力学性能，是锻钢件应用在复杂钢结构节点领域的理论基础。
作者：张伟