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國(guó)內(nèi)外在高性能鋼材的應(yīng)用方面取得不少新進(jìn)展，其中包括高強(qiáng)度高性能鋼、低屈服點(diǎn)鋼和耐火鋼的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用等。

　　我國(guó)新修訂的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中增列了性能優(yōu)良的Q420鋼，該鋼材(15MnVN)已成功地應(yīng)用在九江長(zhǎng)江大橋的建設(shè)中。另外我國(guó)冶金部門(mén)制訂了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《高層建筑結(jié)構(gòu)用鋼板》(YB4104)，該鋼板是專(zhuān)門(mén)供高層建筑和其他重要建(構(gòu))筑物用來(lái)生產(chǎn)厚板焊接截面構(gòu)件的。其性能與日本建筑結(jié)構(gòu)用鋼材相近，而且質(zhì)量上還有所改進(jìn)。我國(guó)有些企業(yè)正在試生產(chǎn)屈服點(diǎn)達(dá)到100N/mm2的低屈服點(diǎn)鋼材，相當(dāng)于日本的LY100鋼，可用于抗震結(jié)構(gòu)的耗能部件。有的企業(yè)正在開(kāi)發(fā)耐火鋼，該鋼即使加熱到600℃也能保持常溫2/3以上的強(qiáng)度。

　　日本在1994年制定了新的建筑結(jié)構(gòu)專(zhuān)用鋼材規(guī)格《建筑結(jié)構(gòu)用軋制鋼材(JIS G3136):SN標(biāo)準(zhǔn)》。該種鋼材的質(zhì)量等級(jí)已不再按夏比(Charpy)沖擊試驗(yàn)分類(lèi)，而是按使用部位、提示有關(guān)需要分類(lèi)。如SN400A（相當(dāng)于我國(guó)的Q235A）只能使用在次要構(gòu)件處于彈性范圍的、原則上非焊接的構(gòu)件或部位；SN400B及SN490B（接近于我國(guó)Q345強(qiáng)度等級(jí)）是能保證塑性變形和焊接性能的鋼材。使用在抗震結(jié)構(gòu)構(gòu)件和部位中；SN400C及SN490C具有非常好的抗層狀撕裂性能，主要使用在如箱型柱的外部板材等需要板厚方向性能（Z向性能）的構(gòu)件和部位中。SN B、C類(lèi)鋼材均對(duì)屈服點(diǎn)的上限值做出了規(guī)定，以防構(gòu)件需塑性變形耗能的部位不能進(jìn)入塑性屈服；并對(duì)碳當(dāng)量及磷、硫的上限予以嚴(yán)格限制。SN C類(lèi)鋼材對(duì)硫的含量提出了更嚴(yán)格的限制，并規(guī)定生產(chǎn)廠家有義務(wù)進(jìn)行超聲探傷試驗(yàn)，以確保板厚方向的性能。目前日本國(guó)內(nèi)建筑用厚鋼板的70％為SN鋼材。日本已開(kāi)發(fā)出LY225鋼、LY100鋼等低屈服點(diǎn)鋼和耐火鋼(FR鋼)。美國(guó)和歐洲等國(guó)家也在高強(qiáng)度高性能鋼材的研制和應(yīng)用等方面做出了不少貢獻(xiàn)。如美國(guó)生產(chǎn)的經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的合金鋼板A514，其屈服點(diǎn)高達(dá)690 N/mm2，并可用于焊接生產(chǎn)。

　　相對(duì)來(lái)說(shuō)，我國(guó)鋼材的種類(lèi)和質(zhì)量均不及工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的。如何研制開(kāi)發(fā)新型高效鋼材是擺在我國(guó)冶金戰(zhàn)線科技工作者面前的一項(xiàng)重要任務(wù)。

　　　　　　　　　　　　新型結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)用和發(fā)展
　　
　　近年來(lái)，在全國(guó)各地修建了大量的大跨空間結(jié)構(gòu)，網(wǎng)架和網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)形式已在全國(guó)普及，張弦桁架、懸掛結(jié)構(gòu)也有很多應(yīng)用實(shí)例；直接焊接鋼管結(jié)構(gòu)、變截面輕鋼門(mén)式剛架、金屬拱型波紋屋蓋等輕鋼結(jié)構(gòu)也已遍地開(kāi)花；鋼結(jié)構(gòu)的高層建筑也在不少城市拔地而起；適合我國(guó)國(guó)情的鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)也有了廣泛應(yīng)用；目前好多地方都在建造索膜結(jié)構(gòu)的罩棚和建筑小品；……?？梢院敛豢鋸埖卣f(shuō)，我國(guó)已成了各種鋼結(jié)構(gòu)體系的展覽館和試驗(yàn)場(chǎng)。

　　各種不同的結(jié)構(gòu)體系各有所長(zhǎng)，但生命力較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)體系均具有如下特點(diǎn)：
　　(1) 必須是幾何不可變的(除懸索、薄膜等張拉結(jié)構(gòu))空間整體，在各類(lèi)作用的效應(yīng)之下能保持穩(wěn)定性、必要的承載力和剛度；
　　(2) 應(yīng)使結(jié)構(gòu)材料的強(qiáng)度得到充分地利用，使自重趨于****；
　　(3) 能利用材料的長(zhǎng)處，避免克服其短處；
　　(4) 能使結(jié)構(gòu)空間和建筑空間互相協(xié)調(diào)、統(tǒng)一；
　　(5) 能適合本國(guó)情況，制作、安裝簡(jiǎn)便，綜合效益好。
　　
　　目前我國(guó)正在進(jìn)行大規(guī)模的基本建設(shè)，許多大型復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)工程，包括2008年奧運(yùn)場(chǎng)館工程的建設(shè)都正在進(jìn)行中。選擇****合理的結(jié)構(gòu)體系，既能滿足建筑藝術(shù)需要，又能做到技術(shù)****、經(jīng)濟(jì)合理、安全適用、確保質(zhì)量就顯得非常重要。目前有一種為追求建筑造型新奇、怪異，而不惜浪費(fèi)鋼材采用較笨重的結(jié)構(gòu)形式的傾向是值得警惕的。

　　　　　　　　　　　　　　 設(shè)計(jì)方法的新發(fā)展
　　
　　目前我國(guó)采用的概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法的特點(diǎn)是用根據(jù)各種不定性分析所得到的失效概率(或可靠指標(biāo))去度量結(jié)構(gòu)的可靠性，并使所計(jì)算的結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度達(dá)到預(yù)期的一致性和可比性。但是該方法還有待發(fā)展，因?yàn)橛盟?jì)算的可靠度還只是構(gòu)件或某一截面的可靠度而不是結(jié)構(gòu)體系的可靠度，該方法也不適用于構(gòu)件或連接的疲勞驗(yàn)算。
　　
　　目前大多數(shù)國(guó)家(當(dāng)然包括我國(guó))采用計(jì)算長(zhǎng)度法計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定問(wèn)題。該方法的步驟是：采用一階分析求解結(jié)構(gòu)內(nèi)力，按各種荷載組合求出各桿件的較不利內(nèi)力，按****類(lèi)彈性穩(wěn)定問(wèn)題建立結(jié)構(gòu)達(dá)臨界狀態(tài)時(shí)的特征方程，確定各壓桿的計(jì)算長(zhǎng)度；將各桿件隔離出來(lái)，按單獨(dú)的壓彎構(gòu)件進(jìn)行穩(wěn)定承載力驗(yàn)算，驗(yàn)算中考慮了彈塑性、殘余應(yīng)力和幾何缺陷等的影響。該方法的****特點(diǎn)是采用計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)來(lái)考慮結(jié)構(gòu)體系對(duì)被隔離出來(lái)的構(gòu)件的影響，計(jì)算比較簡(jiǎn)單，對(duì)比較規(guī)則的結(jié)構(gòu)也可給出較好的結(jié)果。

　　規(guī)范GB50017在5.3.3條中列入了有支撐框架柱計(jì)算長(zhǎng)度系數(shù)的有關(guān)條款，并給出了強(qiáng)、弱支撐框架的概念。認(rèn)為弱支撐不足以阻止框架的側(cè)移，其框架壓桿的穩(wěn)定系數(shù)可利用規(guī)范中查得的相應(yīng)于有、無(wú)側(cè)移框架柱的穩(wěn)定系數(shù)經(jīng)插值求得。該法計(jì)算比較簡(jiǎn)單，概念也較清楚，完善了有支撐框架的穩(wěn)定計(jì)算方法。

　　計(jì)算長(zhǎng)度法存在以下缺陷（以框架結(jié)構(gòu)為例）：①不考慮節(jié)間荷載的影響，按理想框架分枝失穩(wěn)求特征值的方法求解穩(wěn)定問(wèn)題，得不到失穩(wěn)時(shí)框架的準(zhǔn)確位移，無(wú)法精確考慮二階效應(yīng)的影響；②不能考慮結(jié)構(gòu)體系中內(nèi)力的塑性重分布，因此對(duì)大型結(jié)構(gòu)體系常常給出保守的設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)體系的可靠度高于構(gòu)件的可靠度；③不能精確地考慮結(jié)構(gòu)體系與它的構(gòu)件之間的相互影響，無(wú)法在給定荷載下預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)體系的破壞模式；④需要花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行各構(gòu)件的承載力驗(yàn)算，包括計(jì)算長(zhǎng)度的計(jì)算；⑤不便于基于計(jì)算機(jī)的分析和設(shè)計(jì)。

　　要克服上述問(wèn)題，必須開(kāi)展以整個(gè)框架結(jié)構(gòu)體系為對(duì)象的二階非彈性分析，即所謂高等分析和設(shè)計(jì)。此時(shí)，可求得在特定荷載作用下框架體系的極限承載力和失效模態(tài)，而無(wú)需對(duì)各個(gè)構(gòu)件進(jìn)行驗(yàn)算。目前歐洲鋼結(jié)構(gòu)試行規(guī)范(EC3)和澳大利亞鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)都列有二階彈塑性分析或高等分析的條款。我國(guó)新規(guī)范則列入了無(wú)支撐純框架可采用二階彈性分析的條款。上述的方法主要是用來(lái)計(jì)算內(nèi)力的，然后還要驗(yàn)算構(gòu)件的承載力，只是計(jì)算長(zhǎng)度或取構(gòu)件的實(shí)際長(zhǎng)度，或者按無(wú)側(cè)移框架確定計(jì)算長(zhǎng)度。

　　應(yīng)當(dāng)指出，同時(shí)考慮幾何非線性和材料非線性的全過(guò)程分析(高等分析)給出的結(jié)構(gòu)承載能力，將同時(shí)滿足整個(gè)體系和它的組成構(gòu)件的強(qiáng)度和穩(wěn)定性的要求，可完全拋棄計(jì)算長(zhǎng)度和單個(gè)構(gòu)件驗(yàn)算的概念，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接的分析和設(shè)計(jì)。但目前僅平面框架的高等分析和設(shè)計(jì)法研究的比較成熟，空間框架的高等分析距實(shí)用還有很大的一段距離有待跨越。
高等分析和設(shè)計(jì)方法的缺陷是：①由于考慮了非線性的影響，對(duì)荷載的不同組合都需要單獨(dú)進(jìn)行分析，疊加原理不再適用；②高等分析依賴(lài)于精確的計(jì)算模型，如果初選截面不合理，將耗費(fèi)較多的時(shí)間調(diào)整截面；③構(gòu)件的局部穩(wěn)定和出平面空間穩(wěn)定必須確保，目前的高等分析還不包括這些方面的驗(yàn)算內(nèi)容；④該法是基于計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)方法，無(wú)法進(jìn)行手算，因此計(jì)算程序的優(yōu)劣將直接影響設(shè)計(jì)效率。

　　高等分析和設(shè)計(jì)是一個(gè)正在發(fā)展和完善的新設(shè)計(jì)方法，而且是一種較精確的方法，我們可以用其來(lái)評(píng)價(jià)計(jì)算長(zhǎng)度法的精度和問(wèn)題，提出有關(guān)計(jì)算長(zhǎng)度法的改進(jìn)建議。可以預(yù)期，在近期內(nèi)這兩種方法將并存，并獲得共同的發(fā)展。今后，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高等分析和設(shè)計(jì)法將逐漸成為主要的設(shè)計(jì)方法。對(duì)于這一點(diǎn)，我們必須有清醒的認(rèn)識(shí)，應(yīng)加緊開(kāi)展相應(yīng)的研究，以便在下一次鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范修訂時(shí)能達(dá)到國(guó)際相同的水平。