浅议超高强度钢材钢结构工程应用

论文导读：以及延性的焊缝金属材料技术都已经比较成熟。因此，超高强度钢材的使用越来越成为可能。1超高强度钢材材料性能我国到目前为止还没有生产建筑结构使用的超高强度钢材。我们可以参考欧洲的规范，即Nl0025—6。淬火和回火处理是超高强度结构钢材的必经阶段，其强度特性可以在表1中看到。我们可以对表1中的超高强度结构钢
【摘 要】超高强度钢材在我国钢结构工程中有着比较广泛的应用，为了分析可行性，笔者对超高强度钢材的品种、化学成分以及力学性能进行了分析。研究结果表明，和普通钢材相比，超高强度钢材具有明显的优势。本文对超高强度钢材钢结构的工程应用进行分析和研究。
【关键词】超高强度钢材；钢结构；工程应用
钢结构自使用以来，其的发展和特性以及生产工艺有着密切的联系。钢材料在不断的被改善，因此其承载力、经济性能以及使用性能得到了大范围的提高。近些年来，新的钢材生产让钢材的强度以及加工性能得到大幅度的提高。此外，焊接技术以及延性的焊缝金属材料技术都已经比较成熟。因此，超高强度钢材的使用越来越成为可能。
1 超高强度钢材材料性能
我国到目前为止还没有生产建筑结构使用的超高强度钢材。我们可以参考欧洲的规范，即Nl0025—6。淬火和回火处理是超高强度结构钢材的必经阶段，其强度特性可以在表1中看到。我们可以对表1中的超高强度结构钢材进行分类，依据是钢材材料的冲击韧性，最终将其划分为三个级别，分别是：Q、QL以及QL1（见表2）。另外，我们可以在表3中看到超高强度结构钢材的化学成分（%）。，其中不难发现这些化学成分可以让钢材有良好的焊接性能，因此可以有效的进行加工制作，钢结构构件就形成了。
表1 超高强度钢材的力学特征
等级最低屈服强度抗拉强度最小伸长率
根据厚度分类根据厚度分类
3-5050-100100-1503-5050-100100-150
S460460440440550-720550-720500-67017
S500500480440590-770590-770540-77017
S550550530490640-820640-820590-77016
S620620590560700-890700-890650-83015
S690690650630770-940760-930710-94014
S890890830-940-1100880-1100-11
S960960--980-1150--10
表2 高强度结构钢材的最小冲击功要求（单位：J）
级别试验温度/°C
0-20-40-60
Q3027--
QL353027-
QL140353027
表3 超高强度结构钢材的化学成分（%）。
LQL1
C≤0.20
Si≤0.80
Mn≤1.70
P≤0.025≤0.020≤0.020
S≤0.015≤0.010≤0.010
N≤0.015
B≤0.005
Cr≤1.50
Cu≤0.50
M0≤0.70
Nb≤0.06
Ni≤2.0
Ti≤0.05
v≤0.12
zr≤0.15
2 超高强度钢材钢结构的优点
有关的研究表明，当轴心受压的条件一样时，如果使用超高强度钢材加工制作的钢柱就会有不一样的效果，即：和普通强度钢材钢柱相比，超高强度钢材加工制作的钢柱的其极限应力与屈服强度的比值要比前者大很多。此外，和普通的钢材相比，超高强度钢材还具有以下的优势和特征。
经济性方面。构件尺寸和结构重量会被缩小，相应的对以下材料的用量进行降低会让运输以及安装变得更加方便，比如：焊接工作量、焊接材料用量以及各种土层的用量。这些材料用量的降低会让钢结构的加工制作以及运输成本大大降低。此外，在建筑物的使用方面，如果将构件的尺寸降低就可以产生出更大的使用空间。特别是，所需钢板的厚度如果被降低，那么焊缝的厚度也会相应的减少，焊缝的质量就会得到进一步的提高，结构疲劳使用寿命也会大大加强。通过上面的措施都可以产生出很好的经济效益。
在钢结构中使用超高强度钢材，符合我国的环境保护的基本国策，也符合我国的可持续发展的战略。如果使用超过强度的钢材结构，那么钢材的用量就会大大的降低，因此铁矿石资源的消耗就很有限。此外，焊接的材料以及各种涂层，比如：防锈、防火都会相应的降低，而其他的不可再生资源的消耗也会降低。这样，因开采资源而对环境造成的破坏就会大大的降低，我国的高资源消耗、高污染的工业发展模式也会得到转变。使用超高强度钢材钢结构会让我国的工业发展走上可持续的发展道路，对于“效益优先型”、“资源节约型”以及“环境友好型”社会以及国民经济体系的建立都会大有帮助。
钢铁工业需要消耗大量的资源，是我国的耗能大户。使用超高强度的钢材结构不仅会让钢材的用量大大的降低，还会降低钢材冶炼的能源消耗，这样单位面积产品的能源消耗就会大大的降低，降低能耗的发展目标也就会实现。
3 建筑结构工程的应用

3.1 索尼中心

为了达到保护已有的一个砌体结构建筑物，德国柏林索尼中心大楼将大楼的一个部分悬挂在屋顶的桁架上。屋顶桁架使用的材料是：S460以及S690钢材。此外，在这个工程项目中也使用了低温条件下脆性断裂性能的实验，最终让建筑的安全性得到保证。

3.2 Latitude大厦

Latitude大厦是澳大利亚一座著名的建筑物，其位于悉尼中心的世界广场，总共有55层。为了尽快的完工以及达到经济效益，此建筑在转换层的钢结构中，使用了16毫米的Bisplate80（690MPa）钢板，这样结构的重量就会降低。

3.3 星城饭店

星城饭店位于悉尼中心区的西部，处于澳大利亚的繁华地区—达令港内。该建筑物包括一个、两个大型的剧院以及一个酒店，其中有两个区域使用650MPa和690MPa钢材。

3.4 日本的几个建筑

日本近些年一直致力于极限抗拉强度为800MPa的钢材的研究，也较大范围的使用。第一个使用超高强度钢材的建筑是Landmark Tower大厦，其位于横滨，600MPa钢材在截面柱中得到使用。接下来，的两栋建筑也使用了超高强度钢材，比如：JR East Japan总部大厦和NTV Tower。

3.5 我国的国家体育场（鸟巢）

作为我国2008年奥运会的主会场，鸟巢也使用了该材料—Q460钢材，总共使用了400吨。不仅满足了设计的要求，更是取得了很好的效果。
4 结束论文导读：
语
本文对超高强度钢材的性能以及优点进行了介绍，然后分析了其在工程中的应用案例，希望对大家有借鉴的作用。
参考文献：
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