石永久，余香林，班慧勇，彭耀光

(1 清華大學土木工程系，北京 100084；2 百安力鋼結構應用科技有限公司，珠海 519040)

0 前言

《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標綱要》明確指出,“十四五”期間我國的城鄉(xiāng)建設行業(yè)要大力推廣綠色建材，發(fā)展裝配式建筑和鋼結構住宅，建設低碳城市。“十三五”期間”我國通過“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點研發(fā)計劃，研發(fā)了高性能交通與建筑用鋼(包括建筑結構用抗震耐蝕耐火鋼、高性能橋梁用鋼等)，顯著提升了結構鋼材的性能[1]。2020年住房和城鄉(xiāng)建設部等九部委聯(lián)合頒布了“關于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見”，提出了加大熱軋H型鋼、耐候鋼和耐火鋼等高性能結構鋼材(HPS)應用的發(fā)展方向。

冶金行業(yè)經(jīng)過長期的研究和開發(fā)，高性能結構鋼材的生產(chǎn)技術已步入成熟，產(chǎn)品性能逐漸穩(wěn)定，亟待在城鄉(xiāng)建設行業(yè)開展高性能鋼材應用技術研究，以充分發(fā)揮結構鋼材自身的高強、抗災、環(huán)保等優(yōu)勢，進一步提升鋼結構體系的腐蝕耐久性、耐高溫和抗火能力。目前高性能結構鋼材的發(fā)展趨勢是：1)提高材料強度，大量應用屈服強度fy達到或超過460MPa的結構鋼材；2)提高型鋼截面效率，采用大尺寸熱軋H型鋼或大尺寸厚壁管材，減少鋼結構加工的焊接工作量，更多采用螺栓連接；3)提高材料的綜合性能，推廣具有耐高溫、耐腐蝕、高延伸率、低屈強比、強度波動小、更好可焊性、抗沖擊能力的結構鋼材。

1 高性能結構鋼材的基本特征

1.1 高強度結構鋼材

在城鄉(xiāng)建設領域中，鋼材的屈服強度fy達到或超過460MPa時稱為高強鋼材，更高強度鋼材的fy可達到960MPa。隨著鋼材屈服強度的提高，鋼材的伸長率下降，一般會低于20%，鋼材的應力-應變曲線不再有明顯的屈服平臺，且材料的屈強比fy/fu大于0.85。因此，需要從發(fā)揮強度高的優(yōu)勢、避免塑性低的劣勢角度，研究和應用高強度結構鋼材。

2008年北京奧運會的體育場館工程建設開啟了高強度結構鋼材在建筑工程中推廣應用的時代[2]。目前采用屈服強度460MPa鋼材的鋼結構工程日漸增多，并開始推薦使用屈服強度500，590，620，690MPa等更高強度的結構鋼材，我國已修訂和編制了應用高強度結構鋼材的相關結構設計和施工技術標準。近年來，隨著冶金和煉鋼技術的不斷進步，生產(chǎn)高強度結構鋼材的成本不斷降低，高強度鋼材大量用于建筑結構工程的時機已經(jīng)來臨。

高強度結構鋼材在大幅度提高材料強度的同時，可實現(xiàn)鋼結構體系綜合性能的提高，例如，可顯著減小鋼結構構件尺寸和結構重量，相應地減少焊接工作量和焊接材料用量，減少各種涂層(防銹、防火等)的用量及其施工工作量，同時降低了鋼結構的加工制作、運輸和施工安裝成本，減少碳排放。在建筑物使用方面，減小構件尺寸能夠帶來更大的使用空間。

1.2 耐候鋼

在結構鋼材中加入適量的Cr，Ni，Cu等元素后，鋼材在大氣環(huán)境下發(fā)生銹蝕時可在鋼材表面形成密實的銹層，阻礙銹蝕向鋼材內(nèi)部擴散和發(fā)展，可大幅度減緩鋼材的銹蝕速度，從而提高鋼材的腐蝕耐久性，這種鋼材稱為耐候鋼或耐蝕鋼。

耐候鋼的抗大氣腐蝕能力比普通鋼材可提高2～8倍，大幅度提高結構的耐久性，減少或免除防銹蝕涂裝，采用耐候鋼的鋼結構運維成本也會大幅度降低。國內(nèi)外一般采用耐大氣腐蝕性耐候指數(shù)Ⅰ評價結構鋼材的耐候性，耐候指數(shù)Ⅰ與化學成分含量有關，美國標準ASTM G101建議按下式計算：

Ⅰ=26.01(%Cu)+3.88(%Ni)+1.20(%Cr)+1.49(%Si)-17.28(%P)-7.29(%Cu)(%Ni)-9.10(%Ni)(%P)-3.9(%Cu)2

一般認為耐候鋼的耐腐蝕性指數(shù)Ⅰ應不小于6.0。

現(xiàn)行國家標準《耐候結構鋼》(GB/T 4171—2008)規(guī)定了Q235NH～Q550NH耐候鋼的材性要求?，F(xiàn)行國家標準《橋梁用結構鋼》(GB/T 714—2015)規(guī)定了Q345qNH～Q550qNH橋梁耐候鋼的材性要求。正在編制的CECS標準《建筑用耐蝕鋼》，按照耐一般大氣、耐海洋大氣、耐特殊海洋大氣的耐腐蝕要求，把鋼材的耐腐蝕等級分為C1～CX級，規(guī)定了Q235NHX～Q550NHT的鋼材強度等級。

1.3 耐火鋼

普通結構鋼材在200℃以上溫度環(huán)境中強度和彈性模量迅速降低。無防火保護鋼材的耐火極限僅為15min，當鋼結構表面溫度處于150℃以上時，必須采取隔熱和防火措施。如果在鋼材中添加適量Cr，Mo和Nb等合金元素，可以顯著提高鋼材的高溫強度。國際上一般認為，當鋼材受600℃高溫作用時，如果剩余屈服強度不低于常溫屈服強度的2/3，且鋼材可以承受更高溫度作用，稱之為耐火鋼。采用耐火鋼的鋼結構或組合結構大幅度提高了結構的火災安全性，可減少或免除防火涂裝?，F(xiàn)行國家標準《耐火結構用鋼板及鋼帶》(GB/T 28415—2012)規(guī)定了Q235FR～Q460FR耐火鋼的材性要求。

1.4 抗震耐蝕耐火鋼

“十三五”期間，我國通過“重點基礎材料技術提升與產(chǎn)業(yè)化”重點研發(fā)計劃，研發(fā)了新型建筑結構用抗震耐蝕耐火鋼[1]，這種鋼材具有優(yōu)越的抗災性能，其綜合性能指標包括：常溫屈服強度fy20℃≥460MPa，600℃高溫屈服強度fy600℃≥(2/3)fy20℃，耐候指數(shù)Ⅰ>6，鋼材屈強比fy/fu≤0.85，斷后伸長率δ≥18%。同時研發(fā)了配套的焊材和螺栓連接材料?？拐鹉臀g耐火鋼通過發(fā)揮材料的抗災優(yōu)勢，為建筑鋼結構的全生命周期抗震、抗火、耐腐蝕提供了可靠的解決方案。

高性能結構鋼材的批量生產(chǎn)和應用使建筑鋼結構的抗災設計理念發(fā)生了根本性變革，需要提出發(fā)揮材料高性能優(yōu)勢的結構體系和設計、施工技術，需要研究高性能材料本身的力學和結構性能，需要研究基本構件及其連接的力學性能和抗災性能，需要研究結構體系的抗災性能、耐久性、全生命周期性能，需要建立高性能結構材料的設計、制作、施工應用技術和標準體系。

2 高性能結構鋼材的基本力學特性

我國對高強度結構鋼材的在建筑結構領域的研究和應用已有多年的歷史，現(xiàn)行國家標準《低合金高強度結構鋼》(GB/T 1591—2018)規(guī)定了Q355～Q690等八個強度級別的高強度低合金鋼，覆蓋了屈服強度fy=355～690MPa的性能指標?，F(xiàn)行國家標準《建筑結構用鋼板》(GB/T 19879—2015)，規(guī)定了具有高強度、屈服強度波動小、良好延性與焊接性能，并且厚度效應低的綜合優(yōu)越性能鋼材，也稱為GJ鋼，包括了Q235GJ～Q690GJ九個強度等級建筑結構用鋼板的性能。

在深入研究和應用高強度鋼材的基礎上，現(xiàn)行國家標準《鋼結構設計標準》(GB 50017—2017)規(guī)定了Q460及以下強度等級的結構設計要求，現(xiàn)行工程建設行業(yè)標準《高強鋼結構設計標準》(JGJ/T 483—2020)規(guī)定了應用Q460～Q690高強度鋼材的結構設計要求。

美國建筑鋼結構設計規(guī)程AISC 360推薦了屈服強度等級為450，480，485，550，620，690MPa的高強度鋼材，歐洲的鋼結構設計規(guī)范EC3已將S460～S690級高強度鋼材列入，澳大利亞在高層和大跨度建筑中成功應用屈服強度690MPa級高強度鋼材，開始研究采用690MPa級高強度鋼材的鋼-混凝土組合結構，顯著降低了結構的用鋼量和自重，取得了明顯的經(jīng)濟效益。日本目前正在開始研究將抗拉強度600～1 000MPa鋼材應用于建筑結構，以提高結構抵抗地震破壞作用的能力[2]。當前高強度結構鋼材的應用技術研究的重點是拓寬高強度鋼材的應用范圍，在建筑或橋梁工程中采用Q500以及更高強度等級的鋼材[3]。

根據(jù)城鄉(xiāng)基礎設施綠色發(fā)展的理念要求，在2022年北京冬季奧運會場館和配套設施建設中，開始推薦采用耐火鋼和耐候鋼等更加生態(tài)友好、低碳環(huán)保的高性能結構鋼材[4]。目前國內(nèi)外對耐火鋼、耐候鋼等高性能鋼材及其配套連接材料的基本性能尚缺乏基礎性研究。本節(jié)以首都鋼鐵集團和武漢鋼鐵集團生產(chǎn)的新型耐火耐候鋼材和耐火螺栓材料為研究對象，采用試驗和數(shù)值方法分析研究了耐火耐候鋼的常溫和高溫基本力學性能，初步揭示了耐火耐候鋼的抗火承載性能。

2.1 耐火耐候鋼材的高溫力學性能

石永久和班慧勇等[5-7]采用試驗方法研究了首都鋼鐵集團和武漢鋼鐵集團生產(chǎn)的高性能鋼材常溫和高溫基本力學性能。

耐火耐候鋼的常溫和高溫拉伸試驗分別按國家現(xiàn)行標準《金屬材料 拉伸試驗第1部分：常溫試驗方法》(GB/T 228.1—2010)和《金屬材料 拉伸試驗第2部分：高溫試驗方法》(GB/T 228.2—2015)執(zhí)行，拉伸試驗采用先升溫后加載的方式，實測了耐火耐候鋼從20℃到900℃高溫范圍內(nèi)的應力-應變關系。

標準拉伸試樣取自武漢鋼鐵集團生產(chǎn)的10mm厚和1.2mm厚WGJ耐火耐候鋼板，以及首都鋼鐵集團生產(chǎn)的1.0mm厚SGJ耐火耐候鋼板。不同溫度下鋼材拉伸試驗結果(圖1～3)表明，所測試的耐火耐候鋼材的應力-應變關系呈現(xiàn)明顯的非線性特征，在常溫和高溫狀態(tài)下均沒有明顯的屈服平臺。建議耐火耐候鋼的常溫和高溫屈服強度fy按0.2%殘余應變對應的應力值f0.2確定。

圖1 WGJ耐火耐候鋼板(10mm厚)實測應力-應變曲線[5]

圖2 WGJ耐火耐候鋼板(1.2mm厚)實測應力-應變曲線[6]

圖3 SGJ耐火耐候鋼板(1.0mm厚)實測應力-應變曲線

耐火耐候鋼的彈性模量E和屈服強度fy隨溫度升高而逐步下降，但是在不高于300℃時屈服強度和彈性模量下降很少，說明耐火耐候鋼具有良好的耐熱和耐高溫性能。當試驗溫度達到600℃時，剩余屈服強度和彈性模量均超過常溫的60%。通過對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，得到了武漢鋼鐵集團WGJ耐火耐候鋼板(10mm厚)和首都鋼鐵集團SGJ耐火耐候鋼板(1.0mm厚)在不同溫度下屈服強度f0.2,T和彈性模量ET的近似計算表達式[5-6]：

武漢鋼鐵集團生產(chǎn)的WGJ耐火耐候鋼板(10mm厚)：

(1)

(2)

首都鋼鐵集團生產(chǎn)的SGJ耐火耐候鋼板(1.0mm厚)：

(3)

(4)

鑒于耐火耐候鋼的非線性應力-應變關系，建議采用Ramberg-Osgood模型表征耐火耐候鋼在不同環(huán)境溫度T條件下的應力σT-應變εT關系(圖4和圖5)：

圖4 WGJ耐火耐候鋼板(10mm厚)計算應力-應變曲線[5]

圖5 SGJ薄板計算應力-應變曲線

(5)

式中：ET，f0.2,T分別為環(huán)境溫度T時的耐火耐候鋼的彈性模量和名義屈服強度，按式(1)～ (4)計算；β，n為計算參數(shù)，通過非線性回歸方法求出。

2.2 耐火高強度螺栓的高溫力學性能

孟令野等[8]從首都鋼鐵集團生產(chǎn)的BFRW10耐火螺栓取樣制備材料拉伸試件，進行常溫和不同高溫條件下的材料拉伸試驗，并將試驗結果(圖6)與普通高強度螺栓的材料拉伸試驗結果進行比較。試驗表明，耐火螺栓同樣具有良好的耐高溫性能，普通高強度螺栓在溫度600℃下材料的剩余屈服強度不到常溫強度下的20%，而耐火螺栓600℃下剩余屈服強度超過了常溫強度下的40%。此外，班慧勇等[9]對首都鋼鐵集團生產(chǎn)的10.9級耐火耐候高強螺栓的高溫力學性能及其本構模型進行了試驗研究和理論分析。

圖6 耐火螺栓材料實測應力-應變曲線[8]

3 高性能鋼材基本構件及其連接的高溫承載力

根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》(GB 51249—2017)的基本規(guī)定，高性能鋼材結構構件及其連接在高溫下進行承載能力極限狀態(tài)設計時，可采用耐火極限法、承載力法或臨界溫度法。

《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》(GB 51249—2017)的耐火極限法要求，在設計荷載和火災作用下鋼構件及其連接的實際耐火極限td不應小于設計耐火極限tm，即td≥tm。構件設計耐火極限tm應根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑防火設計規(guī)范》(GB 50016—2014)(2018年版)規(guī)定的建筑物分類和耐火等級確定，例如耐火等級為一級的建筑，要求柱、梁、樓板的耐火極限分別為3,2,1.5h。

構件的實際耐火極限td可根據(jù)現(xiàn)行國家標準《建筑構件耐火試驗方法 第1部分：通用要求》(GB/T 9978.1—2008)，通過試驗方法實際測定。試驗的升溫過程T一般采用國際通用的ISO 834標準升溫曲線：

T=T0+345lg(8t+1)

(6)

當采用承載力法時，規(guī)定在設計耐火極限時間內(nèi)構件及其連接的承載力設計值RdT不小于最不利荷載組合效應Sm，即RdT≥Sm?！督ㄖ摻Y構防火技術規(guī)范》(GB 51249—2017)給出了荷載效應組合Sm的計算方法，其計算結果近似于常溫狀態(tài)下正常使用極限設計的荷載標準值效應組合。

如用臨界溫度法設計，《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》(GB 51249—2017)要求在設計耐火極限時間內(nèi)構件及其連接的最高溫度Tm不應高于臨界溫度Td，即Td≥Tm。對于采用高性能耐火耐候鋼設計的構件或連接，三種方法均可用于評價無防火涂裝或少防火涂裝構件或其連接的抗火性能。

3.1 耐火耐候鋼螺栓連接的高溫抗剪承載性能

孟令野等[8]對采用耐火耐候鋼和耐火鋼高強度螺栓的抗剪連接進行了數(shù)值分析和試驗研究，采用先升溫后加載的方式進行螺栓連接接頭的抗剪穩(wěn)態(tài)溫度試驗，結果見圖7。試驗結果表明，不論是承壓型連接還是摩擦型連接，其抗剪承載都會隨著溫度的升高而下降，采用耐火鋼螺栓連接比普通高強度螺栓連接具有更高的抗高溫承載力，高溫狀態(tài)下具有較高的剩余強度。當環(huán)境溫度達到600℃時，承壓型連接的剩余抗剪承載力不低于常溫承載力的50%。圖8給出了螺栓連接在不同溫度T下的抗剪承載力折減系數(shù)kM[8]。

圖7 螺栓接頭抗剪試驗曲線[8]

圖8 螺栓連接高溫抗剪承載力折減[8]

所以，高強度螺栓承壓型連接在高溫T下的抗剪承載力可按下式計算：

Rd T=kMRd

(7)

式中Rd為螺栓連接的常溫抗剪承載力，按《鋼結構設計標準》(GB 50017—2017)方法計算。

3.2 耐火耐候鋼受壓構件的高溫承載性能

石永久等[5]對無防護涂裝耐火耐候鋼焊接工形截面軸心受壓構件進行了數(shù)值分析和試驗研究。采用武漢鋼鐵集團生產(chǎn)的WGJ耐火耐候鋼加工受壓構件，進行火災爐高溫加載試驗。采用先加軸向荷載后升溫的方式進行試驗，試驗過程按現(xiàn)行國家標準《建筑構件耐火試驗方法 第7部分：柱的特殊要求》(GB/T 9978.7—2008)的規(guī)定執(zhí)行。

以常溫受壓構件的承載力為基礎，試驗的初始軸力荷載比取R=0.2～0.8，試驗爐內(nèi)采用ISO834標準升溫曲線加熱至受壓構件失穩(wěn)，得到了受壓構件的臨界溫度Td與軸向荷載比R關系(圖9)，以及高溫環(huán)境下軸心受壓構件穩(wěn)定系數(shù)φT(圖10)的計算公式[5]。

圖9 軸心受壓柱臨界溫度[5]

圖10 軸心受壓柱穩(wěn)定系數(shù)[5]

R=N/φ0Af

(8)

(9)

式中：R為受壓構件的常溫軸向荷載比，按《鋼結構設計標準》(GB 50017—2017)方法計算；參數(shù)γ1～γ4為試驗回歸系數(shù)。

研究表明，當工作溫度不超過400℃時，采用耐火耐候鋼的軸心受壓構件可按常溫進行設計。

所以，利用《建筑鋼結構防火技術規(guī)范》(GB 51249—2017)給出的公式(式(10))可以進行火災下軸心受壓構件整體穩(wěn)定性計算：

(10)

3.3 耐火耐候鋼組合樓板的高溫承載性能

與純鋼結構相比，鋼-混凝土組合結構具有更大的結構剛度和更好的抗火性能，石永久等[10]充分發(fā)揮耐火耐候鋼和組合結構的雙重抗火優(yōu)勢，構建了耐火耐候鋼閉口壓型鋼板組合樓板(圖11)。通過試驗比較了無防火涂裝壓型鋼板對組合樓板抗火性能的影響?；馂脑囼炦^程按照《建筑構件耐火試驗方法 第5部分：承重水平分隔構件的特殊要求》(GB/T 9978.5—2008)的要求進行。

圖11 閉口壓型鋼板組合樓板

試驗和數(shù)值分析表明，對于采用開口壓型鋼板的組合樓板，裸露的壓型鋼板在火災升溫過程中的溫度基本與爐溫同步，30min就超過了800℃(圖12)，壓型鋼板本身基本失去了承載能力。當采用閉口壓型鋼板時，由于壓型鋼板肋包裹在了混凝土樓板內(nèi)，在提高壓型鋼板與混凝土樓板之間粘結強度的同時，延緩了火災下壓型鋼板的升溫幅度，90min時壓型鋼板肋頂處的最大溫升一般不超過400℃(圖13)，壓型鋼板本身仍具有較大的剩余承載力，使得無防火涂裝的組合樓板在火災作用下的承載力大幅度提高。

圖12 組合樓板溫度分布示意[9]

圖13 壓型鋼板升溫過程[10]

閉口壓型鋼板組合樓板抗火試驗結果[11] 表1

余香林等[11-12]采用武漢鋼鐵集團生產(chǎn)的耐火耐候鋼輥壓成型的壓型鋼板，進行了無防護涂裝的組合樓板常溫和高溫承載性能試驗研究，部分試驗結果如表1和表2所示。試驗數(shù)據(jù)表明，包裹在混凝土內(nèi)的壓型鋼板肋頂升溫緩慢，未配置受力鋼筋的組合樓板耐火極限可達到1.5h以上[11]，且試驗后殘余變形小，剩余承載力高[12]。因此，采用耐火耐候鋼閉口壓型板的組合樓蓋受到火災作用時仍具有較高的承載力，保證了疏散和消防救援人員的安全，且火災后無需拆除，簡單維修后即可恢復正常使用。

試驗研究表明，采用耐火耐候鋼閉口壓型板的組合樓蓋可同時滿足常溫承載和高溫承載的抗災安全設計要求，實現(xiàn)了無需防護涂裝的高效能組合結構。

4 高性能鋼材的應用研究和工程展望

高強度、高性能鋼材已經(jīng)在國內(nèi)外多個建筑工程項目中得到成功應用，獲得了顯著的經(jīng)濟效益和社會效益，證明了高性能鋼材的優(yōu)越力學和結構性能，為進一步推廣應用高強度、高性能鋼材，發(fā)展高性能鋼結構體系提供了參考經(jīng)驗。

2022年北京冬奧會體育場館建設開啟了建筑用耐火耐候結構鋼材的時代。例如，延慶賽區(qū)高山滑雪場、雪橇中心采用了Q355NHD建筑用耐候鋼[4]，首鋼滑雪大跳臺裁判塔采用SQ345FRW耐火耐候鋼[13]，大幅減少了防腐和防火涂裝以及后期的維護成本，實現(xiàn)了綠色環(huán)保和降低碳排放的高質(zhì)量發(fā)展理念。

閉口壓型鋼板組合樓板火災后剩余承載力試驗結果[12] 表2

美國在公路橋梁中大量應用高性能鋼材為建造免涂裝，輕維護鋼橋提供了有益借鑒。我國在拉薩至林芝鐵路線上的藏木雅江特大橋采用Q345qENH和Q420qENH耐候橋梁鋼，北京-張家口高速公路上的官廳水庫特大橋采用了Q345qENH鋼板[3]，大規(guī)模建造免防腐涂裝鋼橋的時代已經(jīng)來臨[14]。

目前鋼結構行業(yè)正在大規(guī)模編制各類鋼結構的材料、連接、設計和施工的技術標準，應該盡快將高性能鋼材的內(nèi)容逐步納入技術標準規(guī)程中，以便規(guī)范和指導工程應用，促進高強度和高性能建筑鋼結構的健康發(fā)展，目前研究工作基礎還很薄弱，對高性能鋼材的基本理論和設計方法缺乏系統(tǒng)研究，對采用高強耐候耐火鋼的結構體系，需要做更多的研究和示范應用工作，高性能鋼-混凝土組合和混合結構體系的研究尚處于起步階段。此外，基于復合型高性能鋼材(集高強度、高延性、耐蝕性和耐火性于一體)的構件整體穩(wěn)定性和節(jié)點抗震性能研究亦處于試驗和理論分析階段[15-16]，待時機成熟，可用于替換傳統(tǒng)鋼構件，以發(fā)揮其巨大優(yōu)越性。

5 結語

高性能鋼材已在建筑和橋梁工程中推廣采用，使鋼結構工程行業(yè)充分認識到了高強度和高性能鋼材的優(yōu)越性能和潛在發(fā)展前景，基于傳統(tǒng)結構鋼材建立的結構設計理論和方法難以適用于高性能鋼材結構體系，需要研究高性能鋼材的基本力學性能，建立其結構分析和設計方法、技術標準體系，發(fā)展體現(xiàn)高性能鋼材優(yōu)勢的新型結構體系。本文在總結高性能鋼結構與組合結構研究及應用現(xiàn)狀的基礎上提出如下建議：

(1)新型鋼結構體系的發(fā)展和高性能鋼材產(chǎn)品的增加，對優(yōu)材優(yōu)用、合理選材提出了新的要求，現(xiàn)行建筑結構標準規(guī)范對高強度和高性能鋼材的合理應用缺乏必要規(guī)定，高性能鋼材如耐候鋼、耐火鋼在國內(nèi)難以有效推廣應用，高性能鋼材及其連接的強度設計指標等重要參數(shù)更需要長期統(tǒng)計分析和研究。

(2)國內(nèi)外研究和應用現(xiàn)狀表明，需要大力發(fā)展新型高性能鋼結構和高性能組合結構體系，發(fā)展高性能鋼材與普通鋼材的混合結構體系，發(fā)展新的制作加工工藝和焊接材料以體現(xiàn)高性能鋼材的優(yōu)勢。

(3)采用熱軋型鋼構件和高強度螺栓連接是適應建筑工業(yè)化發(fā)展的有效途徑，符合節(jié)能環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展原則。目前國內(nèi)外鋼結構高強度螺栓連接以采用8.8級和10.9級螺栓為主，螺栓直徑在30mm或以下，美國鋼結構設計規(guī)程已開始采用12.9級高強度螺栓，需要研究10.9級以上和大直徑螺栓在高強鋼材連接中的應用技術和設計方法，以簡化節(jié)點構造，方便施工。

致謝：武漢鋼鐵集團和首都鋼鐵集團提供了試驗研究所采用的高強耐火耐候鋼，一并表示感謝。