钢结构发展对高性能钢材的需求

设 " 将在结构设计 % 材料 % 施工技 术和科研等领域内 " 为空间钢结构 技术的发展提供重大机遇 $
!"#"( 城市大型展览场馆建筑
近十几年来" 在北京% 上海% 广州等国际化大都市 " 相继建成和 正在筹建城市大型展览场馆和会展 中心 " 空间结构形式在大型展览场 馆和会展中心建筑中的应用成为热 点 $ 从 !&&& 年 到 #’’( 年 的 1 年 内 " #’ 多 个 形 态 各 异 的 大 规 模 会 展中心建筑都选用了空间结构形 式 " 如上海国际会议中心 % 广州会 展中心展览大厅 % 上海新国际博览 中心和南京国际展览中心 $ 一些中 等城市如西安 % 成都 % 兰州 % 乌鲁 木齐 % 重庆等的大型展览场馆和会 展中心建筑也会在近年内落成 " 钢 结构在这个领域的市场潜力很大 $
Ｏｃｔ．!""#!Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．$%!"
Ｉｎｓｉｇｈｔ
钢结构发展对高性能 钢材的需求
李志明 ! 中国钢结构协会专家委员会"
! 概述
随着改革开放政策的实行和推 进# 我国的经济建设工作突飞猛 进 $ 在此期间 # 我国的钢铁产量继 续快速增长# 一跃成为世界第一 位 # 我国钢产量 !""# 年首 次 突 破 亿 $ 大 关 # %""& 年 已 达 %’() 万 $ #
４６ 新 材 料 产 业
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Ｉｎｓｉｇｈｔ
的高层和超高层钢结构建筑及大 跨度空间钢结构对钢材的品种规 格和品质的要求 #
性耗能能力的结构 $ 上述钢材则难 以 满 足 要 求 # )../ 年 $ 日 本 引 入 了具有良好工作性能的 $% 级建筑 结构专用优质钢 ! 标准 &’$ (!)!,+
总第 $#! 期
!"# 钢结构用钢市场的概况
钢结构因其具有质量轻 ! 可以 适应轻巧美观和复杂多变的建筑造 型 ! 施工速度快 ! 经济性能好 ! 绿 色环保 ! 符合可持续发展 等 特 点 " 已经作为一种重要的结构形式被特 别推荐 " 在我国城市建设的诸多领 域内得到广泛应用 #
网架% 网壳% 轻钢等多种结构形式 $ 据不完全统计 " 仅平板网架结构的 覆盖面积已超过 *’’ 万 +#$
-20&4 " # 用 钢 2)(- 万 $# 农 村 房
屋建筑用钢 )2- 万 $ $ ,++, 年房屋 建 设 用 钢 合 计 2"5+ 万 $ $ 预 计 到
,++- 年 我 国 城 镇 房 屋 建 筑 竣 工 面
积可达 !() +++ 万 3,# 城镇房屋建 筑使用钢材为 !+ (!& 万 $ # 农村房 屋建筑用钢可达 -++ 万 $ $
!)*,+$-$ 它 们 主 要 适 用 于 在 弹 性
应力范围内工作的钢结构建筑 $ 而 对在地震作用下要求具有良好弹塑
!"6 784978: 箱形柱专用钢管 784 ; 7<= 8<>?@A 4<>>" 及 78: ; 7<= 8<>?@A :BCDDE 是 代 表 采
表 ２ 高层钢结构对钢材的基本要求
!"#"# 大跨度钢结构工业厂房
传统的工业厂房 " 大多以钢筋 混凝土梁板柱结构为主要形式 $ 在 唐山地震后的恢复重建中 " 特别是 在 !&)% 年的宝钢一期工程建设的带 动下 " 国内开始大批兴建 大 面 积 % 大柱网 % 大跨度钢结构厂房 " 钢结 构在冶金 % 化工 % 汽车 % 纺织 % 机 械 % 电力等行业得到了广 泛 应 用 " 采用了排架 % 框架 % 框排架 % 平板
$%"$ 在 表 / 中 给 出 了 $% 级 钢 的
主要性能指标 #
$% 级 建 筑 结 构 专 用 优 质 钢 主
要特点有 &
! 良好的可焊性 ’ ! 优良的塑性变形能力 ’ ! 确保板材的厚度方向性能 ’ ! 确保轧制截面公称尺寸 ’ ! 良好的经济指标 ’ ! 具有与国际规范标准兼容性 #
为了配合和满足 $% 级钢材标 准 的 要 求 $ ).., 年 $ 日 本 又 发 布 了 $01% 级碳素钢钢管结构用钢标 准 &’$ ( !/23 和 $%4 级 钢 捧 结 构 用钢标准 &’$ ( !)!5 #
wk.baidu.com
,++, 年 全 国 建 筑 行 业 用 钢 !+ -,+ 万 $# 其 中 钢 结 构 用 钢 &(+
万 $ 左 右 $ 到 ,++- 年 预 计 建 筑 业 使用钢材 !( ",) 万 $ 6 不 含 铁 轨 和 石 油 管 线 用 钢7# 其 中 钢 结 构 用 钢 约为 / /#1 万 $ $
# 新型建筑结构形式 对 钢材 品 种的要求
根据国内外的大量工程建设 实践" 高层和超高层钢结构% 大 跨度空间钢结构% 大型桥梁等所 选用的钢材品种复杂 % 规 格 繁 多 " 并对钢材性能指标% 生产技术标 准和质量控制均有更高更严的要 求# 表 # 和表 ( 中分别列出的内 容是近年国内已建% 在建和待建
/0/ 钢材消费现状和预测
在我国 # 钢铁产品的主要消费 对象有建筑业 % 机械制造业 % 汽车 制造业 % 造船业 % 铁道 % 石油及天 然气 % 家电 % 集装箱等 & 大 行 业 $ 上 述 & 大 行 业 ,1+, 年 的 钢 材 消 费 量 和 ,++- 年 的 预 计 用 钢 量 见 表 ! 所列 $ 建筑业作为国民经济支柱产业 之一# 其钢材消费量占有相当的 比重$ 根据国家统计局的统计资 料 # ,++, 年 城 镇 房 屋 建 筑 竣 工 面 积 !!+ ,!2 万 3, ! 其 中 住 宅 占
表１ 行 业
２００２ 年的钢材消费量和 ２００５ 年的预计用钢量 *::-年预计用钢量9万 $ 5( "*) 6 不含铁轨和石油管线用钢 7 #
其中钢结构用钢约为 55.:
8118年用钢量9万 $ 5: -*:#
其中钢结构用钢 &(:
建筑业
机械制造业 汽车制造业 造船行业 铁道行业 石油行业 家电行业 集装箱行业
结构形式
结构部件 框架柱用轧制 Q 型钢 钢管混凝土框架柱用方管 钢管混凝土框架柱用圆管
钢材规格9@@
钢材品质要求
!纯钢框架结构体系 !钢框架J支撑结构体系 !钢筒中筒结构体系
Q!FFGQ33FN@L=R,FG5F "6FF!,G"/FF!#F ! !63!2G! #2FF!! /3F!2F !3F!,FS
! 钢结构发展对高性能 钢材 的 需求
由于钢结构的迅猛发展 $ 对钢 结构的规范标准 % 设计能力 % 加工 制作 % 施工工艺和施工技术以及施 工设备等方面都提出了更高的要 求 $ 特别是目前国内现有的钢结构 材料的质量 % 品种规格面临了很大 的挑战 # 现介绍几类国内尚无供应 的高强度 % 高性能钢材新品种 $ 供 有关方面参考 #
!"#"2 大型体育中心和体育场馆
我 国 自 !&*’ 年 代 建 成 了 &2+ 直径的北京工人体育馆双层悬索结 构 和 &&+ ! !!#"#+ 首 都 体 育 馆 网 架结构后 " 特别是随着我国竞技体 育水平的大幅度提高和全民体育活 动的普及 " 国内一些大 % 中城市积 极承办国际和国内的大型体育活动 和赛事 " 都将体育场馆和体育中心 建设纳入了重点 $ 大 % 中跨度的体 育场馆广泛采用了网架结构 % 网壳 结构 % 悬索结构和各种杂交空间结 构 " 如全国九运会广州新体育馆主 馆 " 采用了 !*’+ 跨度纵向立体桁 架 % 径向平面桁架 % 环向主檩条及 索支撑组成的杂交空间结构 $ 在今 后 几 年 中 " 北 京 #’’% 奥 运 会 % 广 州亚运会和上海世博会场馆的建
!2 锰铌新钢种 " 实现了 (高强 % 轻
型% 整体% 大跨度) 的发展要求# 除了上述钢结构主要应用领域 外 " 在地下工程 % 电力 % 钢结构住 宅 % 旅游景点设施等方面也愈来愈 多地采用了钢结构建造形式 " 可以 认为 " 在今后相当长的时间里 " 钢 结构具有广阔的消费市场和良好的 应用前景 #
*2-: "5: !整车用钢 -":" **( !板材 5"." (:: *":
薄板用钢 )-集装箱板消费为 5&:
)::: 5*:: !整车用钢 2-:" (&: !板材 (*5" (*: )&: -**-:左右
Ａｄｖａ ｎｃｅ ｄ Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ Ｉｎｄｕｓ ｔｒｙ
４５
产业透视
!""#年第 !" 期
用两种不同工艺方法冷成型后高频焊 接制成的箱型柱用钢管$ 钢管尺寸范 围 可 在 6FF@@ !,@@ G#FFF@@ !
/F@@ 之间 # 其主要特点如下 & 784978: 钢 管 钢 的 材 料 特 性
与 $% 级 钢 材 在 -A% % 的 含 量 有 差异外 $ 其余基本相同 ’ 焊接性能指标 $ 碳当量和裂缝 敏感系数与 $% 级钢材相同 ’ 机械性能和屈强比与 $% 级钢 材 相 同 $ 78:6!3 和 78:!63 分 别 对 应 $%/FF % $%/.F 级 钢 $ 但 $% 级钢 % $014 级钢管结构钢是采用 抗拉强度的下限值作为公 称 强 度 $ 而 784978: 钢 管 钢 则 采 用 了 屈 服 点的下限值作为公称强度 ’ 尺寸容许误差$ 例如角部弧 度 $ 要求比 $014 更严格 #
!"#"! 高层及超高层钢结构建筑
从 #$ 世纪 %$ 年代开始 " 在上 海 ! 深圳 ! 北京等地相继建成了十 几幢高层建筑 $ 进入 !&&’ 年代后 " 在北京 % 上海 ! 深圳 ! 大连及天津 等地出现了高层建筑的建 设 热 潮 " 建成了以深圳地王大厦 ! 上海金茂 大厦 ! 环球金融中心为代表的高层 钢结构建筑 " 其建筑高度 ! 结构型 式 ! 施工速度和施工管理水平均已 进入世界先进行列$ 据不完全统 计 " 到 #’’( 年 " 全 国 已 建 和 在 建 的 高 层 及 超 高 层 钢 结 构 建 筑 已 )’ 余 幢 " 总 建 筑 结 构 约 *’’ 万 +#$ 目 前 在 北 京 的 中 央 商 务 区 & ,-.’ 圈内 " /0 大厦 % 摩根大厦 % 国贸 中心三期 % 财富中心 % 银 泰 中 心 % 北京电视中心和央视新楼等都在加 紧建设之中 $
U6!3S U!/3S $-3F7 U!/37 冷弯方 ;矩P 管 U!/37 螺旋焊管S直缝焊管 V$0-S&’$S ;中P V$&69$W
!"#"1 城市快速路高架桥和大型桥梁
交通建设在我国是被列入重点 发展的基础设施领域 " 近 #’ 年来 " 随着公 & 铁 ’ 路网的建设在长江流 域的沿江地区 " 如重庆 % 涪陵 % 秭 归 % 三峡 % 蚌埠 % 铜陵 % 镇江等地 建成或正在建设钢结构 跨 江 大 桥 " 而且桥梁全部由国内设计 % 国内制 造 % 国内安装施工 " 如连接京九铁 路的九江长江大桥" 采用 !1 锰钒氮 高强度 % 高韧性钢 " 钢板焊接最大 厚度达到 1*++$ #’’’ 年建成通车 的芜湖长江大桥公铁两用板桁结合 型钢桁梁低塔斜拉桥 " 大桥采用了
*+++年为 !, &)" 万 $# ,++, 年全国
产 钢 %& ,,- 万 $# 估 计 ,++) 年 钢 产量会破 记 录 达 到 , 亿 .+++ 万 $ $ 随着城市现代化水平的提升和城镇 扩大化趋势的加快# 钢铁产量的 稳步增长和品种的增多以及钢结 构应用技术研究的深入# 为我国 在建设领域内广泛采用钢结构提 供了发展平台 # 从 /"". 年到 ,++, 年的 . 年间# 钢材实际消费增长 了 %+,0(! # 钢 结 构 作 为 城 市 建 设 中一种主流结构形式# 已经被越 来越多的采用$ 本文拟结合我国 钢材的消费现状% 国内新型结构 形式对钢材品种的要求等进行研 讨# 并介绍部分近年来国内外开 发的建筑结构用高性能钢种# 以 供借鉴 $
!"# $% 级建筑结构专用优质钢
在日本 $ 一般钢结构建筑的轧 制钢材和焊接钢结构的钢材采用标 准 分 别 为 &’$ ( !)*)+$$ 和 &’$ (
!H! 0-8: 钢 0-8: ! 0ICB@< J-CKILAMKL> 8<ANB<> :B<KCDD " 控 温 控 轧 过 程 控
制技术是一项生产高性能钢材的重