试论超高强度钢材钢结构的工程应用

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1、试论超高强度钢材钢结构的工程应用摘要：钢结构自开始应用以来，其发展历程始终与钢材特性和工艺生产紧密相连，钢材材料的不断改进，促使钢结构使用性能和承载力的提高，推动了钢结构的发展和应用。近年来，超高强度钢材的产生，促使钢材的加工性能不断改进，与之相匹配的焊缝金属材料和焊接技术逐渐成熟，完全可以满足钢材构件的加工要求，这也使得超高强度钢材钢结构的工程应用成为可能。关键词：超高强度钢材；钢结构；工程应用钢结构与钢筋混凝土等传统建筑材料相比，具有独特的物理性能和应用优势，在我国广泛用于多种建筑结构和桥梁结构中。钢结构发展离

2、不开钢材材料和生产工艺的创新改进，尤其在近几年来，钢材生产工艺的大幅度提高衍生出了超高强度钢材，在钢材强度和加工性能方面实现了突破性进展。一、超高强度钢材性能超高强度钢材需经淬火和回火的特殊工艺处理，每一种超高强度钢材的最低屈服强度、抗拉强度和最小伸长率均不同。根据超高强度钢材的冲击韧性，可以将其分为Q、QL、QL1三个等级，不同等级钢材的化学成分存在较大差异，化学成分之间的差异性造就了钢材独特的焊接性能和加工特点。二、超高强度钢材钢结构性能优势第6页共6页钢材的整体稳定系数β由极限应力a和屈服强度f共同决定，三者

3、之间的关系可以表述为β=a/f，研究显示，当结构轴心受压条件一致时，采用超高强度钢材加工而成的钢柱，在达到整体稳定极限承载力时，其整体稳定系数β要比相同结构比例的钢结构钢柱更高。究其原因，主要是因为普通钢结构钢柱存在的初始缺陷对钢材钢柱的影响作用要明显大于超高强度钢材钢柱。（一）残余压应力与钢材屈服强度没有直接关联在超高强度钢材钢柱截面起控制作用关键部位，残余压应力与钢材屈服强度之前的比值要小于普通钢材钢柱，正是这一特点决定了超高强度钢材钢柱的整体稳定系数。对于超高强度钢材截面，试验所得名义强度为710MPa，真实

4、值为670MPa，翼缘测得的残余压应力为136MPa，腹板残余压应力为35MPa，明显小于我国相关技术规范中规定的278MPa和235MPa。（二）几何初始缺陷的影响已有研究显示，在仅考虑钢材几何初始缺陷的影响下，对于两种不同刚度的钢材（230MPa和690MPa），分析其H型截面的整体稳定承载力，结果表明超高强度钢材（690MPa）的整体稳定系数要远远高于普通钢材（230MPa）。三、超高强度钢材钢结构的工程应用实例分析（一）建筑工程应用1、索尼中心大楼第6页共6页位于德国柏林的索尼中心大楼，屋顶桁架跨度为60m

5、，高度为12m，杆件采用690MPa强度标准的S690型钢材，可有效减少钢结构构件截面面积。方案设计之初，还会S690型钢材进行了