郭海峰，張志克

（河鋼集團邯鋼公司連鑄連軋廠，河北 邯鄲056015）

1 前 言

進入到新時期內(nèi)，國家提高了對鋼結構產(chǎn)業(yè)的重視程度，并頒布了相關政策，為鋼結構產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了支持。在城市快速發(fā)展的今天，建筑物功能更加全面，結構更加復雜，傳統(tǒng)鋼鐵材料已經(jīng)無法滿足實際需求，必須通過技術研發(fā)生產(chǎn)出新型鋼鐵材料，與社會發(fā)展相適應。從目前情況來看，鋼結構被普遍應用在建筑工程中，有效提升了強度和穩(wěn)定性。鋼鐵作為建筑的重要材料，要不斷加強技術研發(fā)，進一步優(yōu)化材料性能，更好地服務于建材市場，在建筑工程中要發(fā)揮出新型鋼鐵材料的作用，不斷提高建設水平，延長工程使用年限，提升整體經(jīng)濟效益。

2 建筑新型鋼鐵材料

2.1 高頻焊H型鋼

在建筑技術發(fā)展背景下出現(xiàn)了新型材料-高頻焊H 型鋼，目前已經(jīng)被廣泛應用到建筑行業(yè)中，并且取得了顯著成效，在一定程度上推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。和傳統(tǒng)鋼鐵材料比較而言，高頻焊H型鋼具有明顯優(yōu)勢，展現(xiàn)出良好的抗震性、耐壓性，應用價值比較高。與軋制H型鋼相比，高頻焊接H型鋼的最大優(yōu)勢是截面尺寸選擇的靈活性和互補性。因此，它不僅可以用于檁條，墻框架和其他組件，而且可以廣泛用于主要的承重多層框架中，在使用門式輕型框架和其他具有恒定橫截面或可變橫截面且跨度和載荷較小的結構時，它具有明顯的優(yōu)勢。

高頻焊H型鋼具有特殊的對稱性結構，基于這個特點，構件在拼接和安裝過程中非常方便，顯著提升了施工效率，降低了操作難度，可以在更短時間完成，縮短了工期。相比較于傳統(tǒng)鋼鐵材料，高頻焊H 型鋼質(zhì)量較輕，在相同承載能力的情況下，可節(jié)約鋼材10%～15%，節(jié)省了資金投入和人力成本［1］。高頻焊H型鋼減少了混凝土使用，簡化了施工程序，避免了空氣污染、環(huán)境污染和噪音污染，符合可持續(xù)發(fā)展理念。

2.2 耐火結構用鋼

鋼結構耐火性是材料的重要指標，傳統(tǒng)鋼結構耐火性能比較差，對建筑的安全性有較大影響。常用的防火方法是噴涂耐火涂料，以此來加強鋼材的耐火性，雖然可取得一定成效，但鋼結構成本增高?；谀突鹦猿杀具^高的問題，減少防火圖層、降低成本成為了研究重點，于是出現(xiàn)了耐火結構用鋼。

耐火結構用鋼的耐火溫度要從實際應用和成本等因素綜合考慮。如果耐火溫度設計過高，就要在鋼中添加多種合金元素，成本就會大幅增加。經(jīng)過成本分析和實際使用需要，現(xiàn)在耐火結構用鋼的耐火溫度一般為600 ℃。

首鋼集團以合理的控軋控冷工藝，并通過實驗室冶煉和軋制，以低C-Mn為基體，并與鉬、銅、鉻和鎳等元素合金化，研發(fā)了Q460級別耐火結構用鋼。通過對其進行力學性能、耐火性能檢驗和分析，結果表明，Q460在600 ℃保溫3 h耐火性能良好，完全能滿足高性能結構用鋼的要求。南京鋼鐵集團設計了一種新型的低鉬耐火鋼的軋制工藝，其所有性能均優(yōu)于同等級耐火鋼的要求。在600 ℃的高溫下，強度可以達到室溫強度的70%，恒定負載280 MPa下的耐火極限溫度約為700 ℃，具有良好的防火性。

耐火結構用鋼的設計不僅要考慮耐火溫度，還要綜合考慮鋼結構的抗震性能和焊接性能。目前耐火鋼的生產(chǎn)工藝還存在性能不穩(wěn)定的現(xiàn)象，仍然需要不斷地研究和試驗。

2.3 低屈服比結構用鋼

為了提升建筑物安全性，要注重鋼結構抗震性能的研究。低屈服比結構用鋼是一種新型材料，被廣泛使用，例如高層建筑、高速鐵路主墩等。低屈服比結構用鋼具有良好抗震性能，能提高建筑物穩(wěn)定性，增強應對自然災害的能力，為人們生命安全提供保障。通過對數(shù)據(jù)關系研究發(fā)現(xiàn)，鋼材屈服比越低，鋼材的均勻伸長率就越高。提升均勻伸長率，可以使材料的穩(wěn)定塑形能力在受到破壞前提高，有助于提升安全性［2］。鋼材的屈服比越低，塑性變形分配就越均勻，可以避免結構集中受力，產(chǎn)生突發(fā)變化，導致結構的脆性破壞。由于低屈服比結構用鋼的特殊性能，即使在結構局部失穩(wěn)的情況下，也不會對整體產(chǎn)生太大影響，避免結構出現(xiàn)倒塌或者斷裂的事故［3］。

控溫控軋技術對提高屈服強度發(fā)揮著重要作用。以屈服強度在300～400 MPa 的鋼材舉例，采用控溫控軋技術生產(chǎn)出來的鋼材可以將屈服比控制在0.8以下，但會出現(xiàn)特殊情況，如果要提升鋼材強度等級，需要對屈服強度做出適當調(diào)整，利用控溫軋制來實現(xiàn)預期目標。

從我國建筑用鋼情況來看，50 kg 等級的鋼材應用范圍比較廣，雖然屈服比可以保證在0.8以下，但是建筑鋼結構高度在不斷上升。55 kg 及60 kg強度的鋼材需求量在不斷增加，要遠高于產(chǎn)量，因此要根據(jù)發(fā)展情況進行生產(chǎn)。發(fā)揮控溫控軋技術的作用，可以保證在冷卻過程中強度的提高，且屈服強度在0.8以內(nèi)。從未來發(fā)展情況來看，60 kg等級鋼材需求量會大大增加，為了滿足市場需求，要重視產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)［4］。

2.4 狹屈服強度變異結構用鋼

對于鋼結構中梁、柱構件的抗震性能來說，屈服比是影響塑性變形能力的主要因素，從鋼結構整體抗震能力來說，除了屈服比之外，還和強震下結構發(fā)生塑性變形的節(jié)點數(shù)量和分布位置有一定關系。如果結構中塑性變形的節(jié)點越多，結構在崩塌前承受的載荷及塑性變形能力就越高。強震下發(fā)生塑性變形的節(jié)點數(shù)量和鋼材屈服強度有直接聯(lián)系，如果屈服強度變異大，整體結構的塑性變形就會集中在屈服強度較低的梁、柱上，發(fā)生塑性變形的節(jié)點數(shù)量會明顯減少。

如何縮小鋼材屈服強度的變異程度一直是研究的重點。我國鋼鐵企業(yè)采用動態(tài)控制方式開展研究，生產(chǎn)出一種性能良好的狹屈服強度變異范圍結構用鋼，應用在大型廠房、體育場館和超高層建筑等領域，效果非常好［5］。在新型鋼鐵材料研發(fā)過程中要注重技術整合，對于優(yōu)化鋼材性能起到有效作用。加強不同類型鋼材的研發(fā)，確保滿足多元化需求，促進建材市場的發(fā)展。

3 結 語

綜上所述，探析建筑新型鋼鐵材料具有重要現(xiàn)實意義，很大程度上推動了建筑行業(yè)的發(fā)展。在城市發(fā)展過程中出現(xiàn)了大量高層建筑，為了提升建筑的安全性、抗震性、美觀性等，要有效地運用鋼結構。新型鋼鐵材料是為建筑行業(yè)發(fā)展服務的，所以要對實際情況分析，明確鋼材研發(fā)方向，更好應用到建筑工程中去，對于提高質(zhì)量具有重要意義。