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中国钢结构技术发展现状及展望
日期:2018-11-22 16:32  点击:301
摘要:文章从钢结构理论、设计技术、施工技术,及其相关规范介绍了钢结构在建筑工程和桥梁工程中的发展现状和发展趋势。
关 键 词:刚结构;建筑工程;桥梁工程;发展现状;发展趋势
中图分类号:U448.23 文献编码:A
State-of-the-art :Technical Progress of Steel Structures in China
QIU Xian-wei
(School of Civil Engineering & Architecture,Chongqing Jiaotong University,Chongqing 400074,China)

Abstract:The state-of-the-arts at several aspects in the field of steel structures was summarized among the construction engineering and bridge engineering including the fundamental analysis theories,design methods,construction techniques and related technical standards.
Key words:steel structure;construction engineering;bridge engineering;state-of-the-arts

引言
随着我国改革开放和经济的快速发展,2015年我国刚材产量已突破11亿吨,钢材产量的快速增长为我国钢结构的发展创造了良好的时机和巨大的潜力。钢结构具有材质均匀、轻质高强、力学性能良好、抗震性能优越、工业化程度高、施工周期短、具有可焊性及不渗漏性,便于做成密闭结构及可重复使用性等一系列优点。20年来 ,我国建筑钢结构产业发展迅猛,但是钢结用钢仅占总钢产量的4 %左右,与国外发达国家10%以上的水平相差甚远[1,2]。目前,我国钢结构技术的发展虽能满足建筑领域和桥梁领域的要求,但从长远看,发展钢结构产业将是国家的基本战略政策,钢结构在未来几十年里将会迎来发展的黄金时期。文章总结了我国钢结构理论、设计、施工、规范等方面的发展现状 ,并对其进一步发展提出了展望。
1生产技术
1.1 建筑钢结构发展现状
钢材质量及钢材规格基本满足建筑钢结构的要求[3]。热轧钢材的牌号有 Q235 ,Q345, Q390, Q420 ;有各种规格的H 型钢;有高质量的建筑结构用钢板;有厚度为 40 ~ 150mm的Z向钢、耐候钢、耐火钢等。另一方面 ,对新型钢材的研究已初步具备推广能力,如对高强、耐候、耐火及高延性热轧钢材的研发;厚度在1.5mm以下牌号为Q235 和Q550的超薄壁冷弯型钢的研究取得了一定成果;对厚度大于6mm的厚壁冷弯型钢的生产也取得了突破 , 已能生产壁厚20mm 或更厚的冷弯型钢等。
1.2 建筑钢结构发展展望
应加速开展对新型高效高性能建筑结构用钢的研发。对于热轧钢材,需开发新型高强度钢、耐候钢、耐火钢、抗震高性能钢及低屈服点钢等。如日本开发的耐火钢不但具有与普通钢相似或更好的抗震性能、可焊性能等,而且在 600℃时的屈服强度可保证不低于室温屈服强度的23%[4]。可开发不需预热焊接或预热温度较低的厚钢板。如日本开发的一种超低碳素贝氏体的非调质 TS570MPa 级厚型高强度钢板,在厚度 t ≥ 75mm 的情况下施焊时完全不用预热[5]。具有超高强度、高硬度、高韧性及良好的焊接性能,代替淬火回火钢板具有性能优异、工艺简单、成本低廉等特点。可开展用于吊车梁下翼缘和桥梁大梁底板等的变厚度钢板的研究[6] 。对于冷弯钢材,需与国际接轨,开发 Q345 以上的高强冷弯型钢以及厚度在 6~ 25mm 厚壁冷弯型钢。
1.3 桥梁刚结构发展现状
桥梁钢结构采用的钢材有普通合金高强度合金钢Q345Q(16Mn,16Mnq)钢、Q390(15MnV,16MnVq)刚和普通碳素结构钢Q235刚。Q345钢具有强度高,塑性、韧性比较适宜和可焊性能良好的优点,但对于临时结构、施工支架和加固构件等,采用Q235具有更好的技术经济效果。
支座通常承受较大的冲击力,选材应避免采用强度较低、塑性较差、冲击功很低的铸钢。多推荐使用ZGQ230-450/ZGQ270-500和ZG310-570三个牌号的铸钢。高强度螺栓的杆身、螺帽和垫圈都要采用抗拉强很高的钢材制作。通常使用10.9级高强度螺栓,采用20MnTi钢或35VB钢制作。
1.4 桥梁刚结构发展展望
在使用过程中发现,16Mnq 钢及 15MnVNq 钢的韧性指标和焊接性能并不理想,而且随着板厚的增加,16Mnq 钢的强度和韧性明显降低,这就使其在大桥设计上应用的最大厚度至今为止仅为32 mm。但是大跨度桥梁的板厚一般设计可至 40~ 50 mm,甚至更厚,因此16Mnq 和15MnVNq 就满足不了大跨度钢桥设计与制造的需要[7]。因此,因加速开展新型桥梁刚结构的研发,例如贝氏体桥梁刚和耐候桥梁刚。以及严格控制碳和硫的优质焊接钢,能够承受较大冲击力的高强度、高塑性的铸钢。
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