我国高性能建筑用钢开发与应用现状及未来展望
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在品种规格上，型钢、中厚板、彩色涂层板等产品已成为发达国家钢结构建筑用钢的主体材料。具有良 好焊接性能的建筑用特厚钢板和特厚 H 型钢也已研制成功，钢板最厚达 150mm，H 型钢翼缘最厚达 125mm。
在强度级别上，随着建筑结构的超高层、超大跨度和超重载发展，欧美等国钢结构建筑广泛采用高强度 钢材[1,2]，如德国柏林 Sony Center（460MPa 和 690MPa）、澳大利亚悉尼的 Star City（650MPa 和 690MPa）、 日本横滨的 Landmark Tower(600MPa)等；瑞典的军用快速安装桥则采用了最高达 1100MPa 的钢材，大大减 轻了结构自重。目前，低合金高强度钢约占发达国家钢产量的 15％以上。
2010 年，中国粗钢产量 6.27 亿吨，占全球粗钢产量的 44.32%；钢材表观消费量 5.99 亿吨，占全球钢 材表观消费量的 46.70%。其中，建筑业是我国钢材消费量最大的行业，2010 年建筑业用钢占中国钢材消费 总量的 57.8%。
从中长期看，决定中国国内钢产量需求的主要因素是工业化和城镇化的进程。“十二五”规划中，2015 年我国城镇化率要达到 51.5%（2010 年为 47.5%），年平均提高 0.8 个百分点。按照年平均提高 0.8~.2 个百 分点的增长速率，我国城镇化率要达到 60%以上的中等发达国家水平，仍需 10~15 年左右。这表明未来 10~15 年我国工业化和城镇化仍将处于加速发展期，也意味着未来 10~15 年钢铁消费仍将呈稳定甚至增长态势，建 筑业和钢铁业仍是我国国民经济中的支柱产业。因此，建筑用钢的发展将关系到我国钢铁业乃至国民经济的 长期可持续发展。
第八届（2011）中国钢铁年会论文集
种规格不配套、综合性能偏低的状况，特别在抗震、耐候、耐火、特殊规格等高性能建筑用钢产品研发和应 用方面，和发达国家相比差距巨大，尚不能满足国家低碳经济发展战略的需求。为此，“十二五”期间，我 国必须大力转变钢铁工业发展方式，通过技术创新，努力开发“低成本、高性能”的资源节约型、环境友好 型钢材，加快我国建筑用钢品种优化与更新换代的步伐，降低单位 GDP 的钢材消费强度，以较少的钢铁支 撑中国的工业化和城镇化的快速发展。
国内外建筑用钢情况对比见表 1。
第八届（2011）中国钢铁年会论文集
表 1 国内外建筑用钢情况对比
钢结 构
钢混 结构
发达国家
国内 发达国家
国内
强度级别及占比
规格或应用方式
标准 功能性
规范
钢结构建筑用钢占钢材消费总量的比例 为30%以上，广泛应用高强钢（最高达
1100MPa）
钢板最厚达150mm，H型钢翼 广泛应用耐候、抗震、
Abstract This paper reviews the production and application of high performance construction steel at home and abroad,and describes the R & D and achieved results about the national science and technology support projects “Development and Application of High Economical and Efficient Construction Steel Product” during “Eleventh Five-Year”.The problems in the field of construction steel are analyed,and measures are proposed at current in China. Key words high performance construction steel,development,application
在功能型钢筋品种开发应用方面： （1）“十一五”期间，国家 863 项目及科技支撑项目先后支持了耐蚀钢筋的研发和推广，取得了初步进 展。开发的两种 400MPa 级耐蚀钢筋品种可以满足工业大气环境和海洋环境建筑的 30~50 年设计寿命要求， 但有关标准、建筑设计规范等制修订相对滞后，影响了其推广应用。同时设计寿命 100 年以上的低合金耐蚀 钢筋仅仅停留在实验室研究阶段，尚需要深入研究和产业化规模开发。 （2）尽管我国 1998 年就将 HRB500 和 HRB400 级钢筋同时纳入国家产品标准《钢筋混凝土用热轧带肋 钢筋》（GB1499—1998），但由于种种原因，HRB500 级钢筋直到本次《混凝土结构设计规范》（GB 50010 —2010）修订才正式纳入，目前只在个别试点工程中应用。 （3）我国至今尚未颁布专门的大型低温 LNG 和 LPG 储罐设计与建造规范。低温钢筋的生产及相关技术 标准为空白。所需低温钢筋品种均需进口。
完善
缘最厚达125mm
耐火钢等
钢结构建筑用钢占钢材消费总量的比例 为5%~6%，且88%为Q345以下级别，最高
仅为Q460E[3]
钢板最厚为135mm，H型钢翼 缘最厚为35mm
很少应用耐候、抗震、 耐火钢等
不成 系列
400MPa级以上钢筋占钢筋总量的95%
广泛采用套管等连接方式 广泛应用耐候、抗钢 完善
但在钢铁原燃料日趋紧张，环境压力日趋增大的情况下，钢铁工业发展的资源、能源、环境约束日益突 出。发达国家从 20 世纪 90 年代开始，就提出了“高强度、轻量化、耐腐蚀、长寿命、可回收”等用钢减量 化要求，进行了系列节约型高性能建筑结构用钢的开发。而目前我国建筑用钢总体处于消费结构不合理、品
国家科技支撑计划项目（2007BAE30B00）。 苏世怀，男，博士，正高级工程师，从事材料工程研究及钢铁企业技术管理，sshjszx@magang.com.cn
2 我国高性能建筑用钢开发与应用现状及存在问题
2.1 钢筋混凝土建筑结构用线棒材开发与应用现状及存在问题
自 2000 年起，我国房屋建筑年新增施工面积均在 20 亿平方米以上（2010 年达 37.43 亿平方米），其中 钢筋混凝土等结构的房屋建筑约占 80%。现阶段我国建筑用钢的主导产品仍为热轧钢筋和线材等长材产品。 其中，2010 年我国热轧钢筋产量达 1.31 亿吨，为我国建筑用钢最大消费品种。目前，我国热轧带肋钢筋主 要采用 HRB335，2010 年 400MPa 级（HRB400）钢筋的用量只占钢筋总量的 38.12%，与发达国家相比有较 大的差距。同时由于使用观念、施工方法的落后，钢筋主要采用焊接方式连接，导致余热处理钢筋在我国无 法推广应用，而提高钢筋强度的主要途径是采用合金化，造成资源的极大浪费和生产成本的大幅增加。
400MPa级以上钢筋占钢筋总量的38.12%
焊接方式为主
不成 很少应用耐候、抗钢
系列
建筑形式 占比
40%~50%
4% 30%~40%
80%
2.3 “十一五”期间马钢高效节约型建筑用钢产品开发及应用研究
我国高性能建筑用钢开发与应用现状及未来展望
苏世怀 孙 维 汪开忠
(马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山 243000) 1
摘 要 本文综述了国内外高性能建筑用钢生产和应用情况、及其技术发展趋势，简要介绍了国家“十一五”科技 支撑计划项目“高效节约型建筑用钢产品开发及应用研究”的研发情况及取得的成果，分析了我国建筑用钢领域目前 存在的问题，并提出了相应的对策。 关键词 高性能建筑用钢 开发 应用
1 国外高性能建筑用钢开发与应用现状及发展趋势
1.1 钢筋混凝土建筑结构用钢开发与应用现状
目前发达国家钢筋混凝土结构中，200MPa、300MPa 级钢筋已基本淘汰，400MPa 以上级钢筋成为普遍 应用的品种。大多数欧洲国家 400MPa 级钢筋约占钢筋消费总量的 70%，500MPa 和 600MPa 钢筋约占钢筋 消费总量的 25%；其中，德国主要采用 420MPa 和 500MPa 钢筋，英国及东南亚一带主要使用 460MPa 钢筋。 由于主要采用非焊接的套管、卡头等连接方式，国外高强度钢筋普遍采用余热处理等低成本控冷工艺。
1.2 构建筑用钢开发与应用现状
由于钢结构符合发展省地节能建筑和低碳经济可持续发展的要求，在高层建筑、大跨度空间结构、交通 能源工程、住宅建筑中更能发挥其自身优势，目前，美国、日本等国钢结构用钢量已超过钢材消费量的 35 ％，钢结构建筑面积已超过建筑总面积的 40%以上；而一般国家钢结构用钢量的比例也达到了 10％左右。
除提高钢筋强度级别外，发达国家建筑结构用钢筋正向功能化方向发展： （1）在抗震性能上，国外发达国家注重改善钢筋的综合性能，除强度外，延性得到了足够的重视。国际 标准化组织早在《钢筋混凝土用冷轧钢筋及焊接钢筋的制造》ISO10544：1992(E)中就明确提出抗震钢筋均 匀伸长率 Agt 的指标要求，欧洲规范((EC-8)及模式规范(MC-90)也己明确提出针对不同抗震性能要求构件的 钢筋进行延性分级的要求。 （2）近年来，发达国家相继进行了各种低合金耐蚀钢筋的研发。如英国启动“海洋研究计划”，针对海 洋环境中钢筋混凝土的腐蚀进行研究；美国专门针对公路工程在全国范围内实施了“战略公路研究计划”， 研究公路桥梁的钢筋腐蚀问题；日本钢铁公司研制了预应力混凝土耐蚀钢筋（含镍 3.5%和钨 0.12%），在 东京湾混凝土结构中实验显示了良好的耐腐蚀性。 （3）美国、英国（欧盟）、日本等工业发达国家在耐低温钢筋品种开发方面已形成了系列产品，如 ArcelorMittal 公司的耐-50~-170℃低温系列钢筋品种，主要用于建设天然气储气罐混凝土结构等。
我国高性能建筑用钢开发与应用现状及未来展望
高强度化
特厚钢板 特厚 H 型钢 特厚钢管
1100MPa 960MPa 690MPa 620MPa 550MPa 500MPa
ห้องสมุดไป่ตู้低屈服强度
特厚大型化
高效焊接性 抗震性 减震性 耐火性 耐候性 耐蚀性 耐低温性 抗层状撕裂性 耐延迟断裂性 抗疲劳性
多功能化
图 1 高性能建筑用结构钢材的总体发展趋势
在功能性上，由于钢结构建筑存在钢的腐蚀和火灾时钢的软化等缺陷，发达国家先后开发出了耐候、耐 火等建筑用钢；同时，为满足高安全服役性能要求，还先后开发出了抗震、减震等建筑用钢。
1.3 高性能建筑用钢发展趋势
按照建设节约型社会的要求，建筑工程结构（特别是超大跨度、超高层、重载等特殊结构）轻量化、节 约化和功能化对建筑用钢性能提出了更高的要求，"高强、高韧、轻型、耐腐、防火、环保"的绿色钢材是未 来建筑用钢的发展方向。根据国外钢铁材料研究开发的最新趋势，日本、欧洲、南韩等正在通过高纯净度、 高均匀性和微米级超细组织来充分挖掘钢铁材料的潜力，最大限度优化钢的性能。建筑结构用钢材的总体发 展趋势为高强度化、多功能化、特厚大型化、高服役安全性能（见图 1）。
2.2 钢结构建筑用钢开发与应用现状及存在问题
我国在钢结构建筑用钢品种开发及相关生产技术上仍处于较低水平。钢结构建筑用钢品种较少，仍停留 在主要生产和使用 Q235 及 Q345 钢的状态（约占 88%）。大焊线能量的厚壁重型、薄壁轻型及外高恒定等特 殊产品仍属空白，H 型钢翼缘最厚仅为 35mm。近年来，虽然我国在高强度钢结构用钢方面也开展了大量研 究工作，不同企业也根据不同的要求开发出不同类型的钢结构工程用钢，但尚未形成系列；特别在材料的功 能性方面与国外相比仍存在较大的差距。高强钢结构制作与安装施工技术有待开发；与之配套的技术规范和 规程有待进一步完善，如钢结构设计规范（GB 50017—2003）中承重结构的钢材最高强度级别仅为 Q420。
Development and Application Status and Future Prospect of High Performance Construction
Steel in China
Su Shihuai Sun Wei Wang Kaizhong
(Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd., Maanshan,243000)
在强度级别上，随着建筑结构的超高层、超大跨度和超重载发展，欧美等国钢结构建筑广泛采用高强度 钢材[1,2]，如德国柏林 Sony Center（460MPa 和 690MPa）、澳大利亚悉尼的 Star City（650MPa 和 690MPa）、 日本横滨的 Landmark Tower(600MPa)等；瑞典的军用快速安装桥则采用了最高达 1100MPa 的钢材，大大减 轻了结构自重。目前，低合金高强度钢约占发达国家钢产量的 15％以上。
2010 年，中国粗钢产量 6.27 亿吨，占全球粗钢产量的 44.32%；钢材表观消费量 5.99 亿吨，占全球钢 材表观消费量的 46.70%。其中，建筑业是我国钢材消费量最大的行业，2010 年建筑业用钢占中国钢材消费 总量的 57.8%。
从中长期看，决定中国国内钢产量需求的主要因素是工业化和城镇化的进程。“十二五”规划中，2015 年我国城镇化率要达到 51.5%（2010 年为 47.5%），年平均提高 0.8 个百分点。按照年平均提高 0.8~.2 个百 分点的增长速率，我国城镇化率要达到 60%以上的中等发达国家水平，仍需 10~15 年左右。这表明未来 10~15 年我国工业化和城镇化仍将处于加速发展期，也意味着未来 10~15 年钢铁消费仍将呈稳定甚至增长态势，建 筑业和钢铁业仍是我国国民经济中的支柱产业。因此，建筑用钢的发展将关系到我国钢铁业乃至国民经济的 长期可持续发展。
第八届（2011）中国钢铁年会论文集
种规格不配套、综合性能偏低的状况，特别在抗震、耐候、耐火、特殊规格等高性能建筑用钢产品研发和应 用方面，和发达国家相比差距巨大，尚不能满足国家低碳经济发展战略的需求。为此，“十二五”期间，我 国必须大力转变钢铁工业发展方式，通过技术创新，努力开发“低成本、高性能”的资源节约型、环境友好 型钢材，加快我国建筑用钢品种优化与更新换代的步伐，降低单位 GDP 的钢材消费强度，以较少的钢铁支 撑中国的工业化和城镇化的快速发展。
国内外建筑用钢情况对比见表 1。
第八届（2011）中国钢铁年会论文集
表 1 国内外建筑用钢情况对比
钢结 构
钢混 结构
发达国家
国内 发达国家
国内
强度级别及占比
规格或应用方式
标准 功能性
规范
钢结构建筑用钢占钢材消费总量的比例 为30%以上，广泛应用高强钢（最高达
1100MPa）
钢板最厚达150mm，H型钢翼 广泛应用耐候、抗震、
Abstract This paper reviews the production and application of high performance construction steel at home and abroad,and describes the R & D and achieved results about the national science and technology support projects “Development and Application of High Economical and Efficient Construction Steel Product” during “Eleventh Five-Year”.The problems in the field of construction steel are analyed,and measures are proposed at current in China. Key words high performance construction steel,development,application
在功能型钢筋品种开发应用方面： （1）“十一五”期间，国家 863 项目及科技支撑项目先后支持了耐蚀钢筋的研发和推广，取得了初步进 展。开发的两种 400MPa 级耐蚀钢筋品种可以满足工业大气环境和海洋环境建筑的 30~50 年设计寿命要求， 但有关标准、建筑设计规范等制修订相对滞后，影响了其推广应用。同时设计寿命 100 年以上的低合金耐蚀 钢筋仅仅停留在实验室研究阶段，尚需要深入研究和产业化规模开发。 （2）尽管我国 1998 年就将 HRB500 和 HRB400 级钢筋同时纳入国家产品标准《钢筋混凝土用热轧带肋 钢筋》（GB1499—1998），但由于种种原因，HRB500 级钢筋直到本次《混凝土结构设计规范》（GB 50010 —2010）修订才正式纳入，目前只在个别试点工程中应用。 （3）我国至今尚未颁布专门的大型低温 LNG 和 LPG 储罐设计与建造规范。低温钢筋的生产及相关技术 标准为空白。所需低温钢筋品种均需进口。
完善
缘最厚达125mm
耐火钢等
钢结构建筑用钢占钢材消费总量的比例 为5%~6%，且88%为Q345以下级别，最高
仅为Q460E[3]
钢板最厚为135mm，H型钢翼 缘最厚为35mm
很少应用耐候、抗震、 耐火钢等
不成 系列
400MPa级以上钢筋占钢筋总量的95%
广泛采用套管等连接方式 广泛应用耐候、抗钢 完善
但在钢铁原燃料日趋紧张，环境压力日趋增大的情况下，钢铁工业发展的资源、能源、环境约束日益突 出。发达国家从 20 世纪 90 年代开始，就提出了“高强度、轻量化、耐腐蚀、长寿命、可回收”等用钢减量 化要求，进行了系列节约型高性能建筑结构用钢的开发。而目前我国建筑用钢总体处于消费结构不合理、品
国家科技支撑计划项目（2007BAE30B00）。 苏世怀，男，博士，正高级工程师，从事材料工程研究及钢铁企业技术管理，sshjszx@magang.com.cn
2 我国高性能建筑用钢开发与应用现状及存在问题
2.1 钢筋混凝土建筑结构用线棒材开发与应用现状及存在问题
自 2000 年起，我国房屋建筑年新增施工面积均在 20 亿平方米以上（2010 年达 37.43 亿平方米），其中 钢筋混凝土等结构的房屋建筑约占 80%。现阶段我国建筑用钢的主导产品仍为热轧钢筋和线材等长材产品。 其中，2010 年我国热轧钢筋产量达 1.31 亿吨，为我国建筑用钢最大消费品种。目前，我国热轧带肋钢筋主 要采用 HRB335，2010 年 400MPa 级（HRB400）钢筋的用量只占钢筋总量的 38.12%，与发达国家相比有较 大的差距。同时由于使用观念、施工方法的落后，钢筋主要采用焊接方式连接，导致余热处理钢筋在我国无 法推广应用，而提高钢筋强度的主要途径是采用合金化，造成资源的极大浪费和生产成本的大幅增加。
400MPa级以上钢筋占钢筋总量的38.12%
焊接方式为主
不成 很少应用耐候、抗钢
系列
建筑形式 占比
40%~50%
4% 30%~40%
80%
2.3 “十一五”期间马钢高效节约型建筑用钢产品开发及应用研究
我国高性能建筑用钢开发与应用现状及未来展望
苏世怀 孙 维 汪开忠
(马鞍山钢铁股份有限公司，马鞍山 243000) 1
摘 要 本文综述了国内外高性能建筑用钢生产和应用情况、及其技术发展趋势，简要介绍了国家“十一五”科技 支撑计划项目“高效节约型建筑用钢产品开发及应用研究”的研发情况及取得的成果，分析了我国建筑用钢领域目前 存在的问题，并提出了相应的对策。 关键词 高性能建筑用钢 开发 应用
1 国外高性能建筑用钢开发与应用现状及发展趋势
1.1 钢筋混凝土建筑结构用钢开发与应用现状
目前发达国家钢筋混凝土结构中，200MPa、300MPa 级钢筋已基本淘汰，400MPa 以上级钢筋成为普遍 应用的品种。大多数欧洲国家 400MPa 级钢筋约占钢筋消费总量的 70%，500MPa 和 600MPa 钢筋约占钢筋 消费总量的 25%；其中，德国主要采用 420MPa 和 500MPa 钢筋，英国及东南亚一带主要使用 460MPa 钢筋。 由于主要采用非焊接的套管、卡头等连接方式，国外高强度钢筋普遍采用余热处理等低成本控冷工艺。
1.2 构建筑用钢开发与应用现状
由于钢结构符合发展省地节能建筑和低碳经济可持续发展的要求，在高层建筑、大跨度空间结构、交通 能源工程、住宅建筑中更能发挥其自身优势，目前，美国、日本等国钢结构用钢量已超过钢材消费量的 35 ％，钢结构建筑面积已超过建筑总面积的 40%以上；而一般国家钢结构用钢量的比例也达到了 10％左右。
除提高钢筋强度级别外，发达国家建筑结构用钢筋正向功能化方向发展： （1）在抗震性能上，国外发达国家注重改善钢筋的综合性能，除强度外，延性得到了足够的重视。国际 标准化组织早在《钢筋混凝土用冷轧钢筋及焊接钢筋的制造》ISO10544：1992(E)中就明确提出抗震钢筋均 匀伸长率 Agt 的指标要求，欧洲规范((EC-8)及模式规范(MC-90)也己明确提出针对不同抗震性能要求构件的 钢筋进行延性分级的要求。 （2）近年来，发达国家相继进行了各种低合金耐蚀钢筋的研发。如英国启动“海洋研究计划”，针对海 洋环境中钢筋混凝土的腐蚀进行研究；美国专门针对公路工程在全国范围内实施了“战略公路研究计划”， 研究公路桥梁的钢筋腐蚀问题；日本钢铁公司研制了预应力混凝土耐蚀钢筋（含镍 3.5%和钨 0.12%），在 东京湾混凝土结构中实验显示了良好的耐腐蚀性。 （3）美国、英国（欧盟）、日本等工业发达国家在耐低温钢筋品种开发方面已形成了系列产品，如 ArcelorMittal 公司的耐-50~-170℃低温系列钢筋品种，主要用于建设天然气储气罐混凝土结构等。
我国高性能建筑用钢开发与应用现状及未来展望
高强度化
特厚钢板 特厚 H 型钢 特厚钢管
1100MPa 960MPa 690MPa 620MPa 550MPa 500MPa
ห้องสมุดไป่ตู้低屈服强度
特厚大型化
高效焊接性 抗震性 减震性 耐火性 耐候性 耐蚀性 耐低温性 抗层状撕裂性 耐延迟断裂性 抗疲劳性
多功能化
图 1 高性能建筑用结构钢材的总体发展趋势
在功能性上，由于钢结构建筑存在钢的腐蚀和火灾时钢的软化等缺陷，发达国家先后开发出了耐候、耐 火等建筑用钢；同时，为满足高安全服役性能要求，还先后开发出了抗震、减震等建筑用钢。
1.3 高性能建筑用钢发展趋势
按照建设节约型社会的要求，建筑工程结构（特别是超大跨度、超高层、重载等特殊结构）轻量化、节 约化和功能化对建筑用钢性能提出了更高的要求，"高强、高韧、轻型、耐腐、防火、环保"的绿色钢材是未 来建筑用钢的发展方向。根据国外钢铁材料研究开发的最新趋势，日本、欧洲、南韩等正在通过高纯净度、 高均匀性和微米级超细组织来充分挖掘钢铁材料的潜力，最大限度优化钢的性能。建筑结构用钢材的总体发 展趋势为高强度化、多功能化、特厚大型化、高服役安全性能（见图 1）。
2.2 钢结构建筑用钢开发与应用现状及存在问题
我国在钢结构建筑用钢品种开发及相关生产技术上仍处于较低水平。钢结构建筑用钢品种较少，仍停留 在主要生产和使用 Q235 及 Q345 钢的状态（约占 88%）。大焊线能量的厚壁重型、薄壁轻型及外高恒定等特 殊产品仍属空白，H 型钢翼缘最厚仅为 35mm。近年来，虽然我国在高强度钢结构用钢方面也开展了大量研 究工作，不同企业也根据不同的要求开发出不同类型的钢结构工程用钢，但尚未形成系列；特别在材料的功 能性方面与国外相比仍存在较大的差距。高强钢结构制作与安装施工技术有待开发；与之配套的技术规范和 规程有待进一步完善，如钢结构设计规范（GB 50017—2003）中承重结构的钢材最高强度级别仅为 Q420。
Development and Application Status and Future Prospect of High Performance Construction
Steel in China
Su Shihuai Sun Wei Wang Kaizhong
(Maanshan Iron and Steel Co.,Ltd., Maanshan,243000)