陈宇、徐伟、侯健、贾钧琛
陕西龙门钢铁有限责任公司715405
摘要：钢材是建筑施工中常用的材料，人们对钢材质量加以关注。近年来，高强度钢材更是以其高强度、高韧性、能在减轻结构自身重量的同时能够满足结构的高强度需求、在同等级荷载下可有效降低其设计截面等一系列优点被更多的结构设计人员所青睐，在此基础上，高强钢组合结构的工程应用问题也逐渐为人们所重视。
关键词：高强度；钢材；发展；应用
引言
钢结构是建筑工程中常见的一种结构形式，钢材的性能好坏直接关系到建筑结构的整体质量。近年来，我国钢材制造技术发展迅猛，其性能不断得到完善，并逐渐实际运用于钢建筑结构中，推动了我国建筑业的发展。国外在早期就将高强度钢材料运用于建筑、桥梁等工程中。
1高强度钢材受压构件稳定性的特点
（1）增加钢材强度之后可以将构件设计的中心从强度控制转移到稳定控制上。
（2）残余应力与钢材屈服强度比值的变化会影响高强度钢材受压构件的稳定性，换言之，钢材初始缺陷会影响构件的稳定性。
（3）采用超强度钢材可以节约钢板用料，因为其使构件截面尺寸变小了，从而增加了板件宽厚比，但局部屈曲的影响会越来越明显。
（4）需要重新分析研究相关屈曲的复杂作用原理。
2高强度钢与普通强度钢的差异
第一、顾名思义，高强度钢材相较于普通强度钢材，有着更高的屈服强度和极限抗拉强度，也就是说相同尺寸的高强度钢材与普通强度钢材相比，拥有更强的持力性能。当选用与普通钢材承载力相同的高强度钢材时，可以有效地降低高强度钢材的截面尺寸，在大跨度建筑中得以减少用钢量。
第二、由于高强度钢材仅需较小的截面即可满足承载力要求，因此，在减小截面的同时也就减小了构件的质量。在工程中，减小一个构件的质量，意味着可以减少一连串从运输到安装的技术问题和经济问题。也直接的减轻了施工安装的难度，更便于构件焊接工作的开展。
第三、现代社会民用建筑物的高度逐渐增加，近些年来，人们提出了超高层建筑的概念，即建筑高度在一百米以上，层高在四十层以上的建筑。对于这种高层及超高层建筑，建筑内部的使用空间十分珍贵。选用高强度钢材作为基本构件，可以有效地降低截面尺寸，这也就意味着在每一层可以节省出相当可观的空间作为使用面积，这种变化直接影响了人们对接建筑物内部的使用功能安排和装修布局，以及诸如地下室、停车场这种使用空间十分紧张的建筑部分。
第四、使用高强度钢材可以有效地降低构件的截面积，也就意味着可以降低构件的质量，这就使得使用高强度钢材可以降低结构的自重，保证结构的自重在合理范围内。这使得结构设计师在建筑设计时能充分发挥建筑材料的特点，降低建筑的建设成本，使结构更为经济合理，对于建筑结构抗震有着十分深远的意义。
第五、使用高强度钢材可以有效地减少建筑物中耗材的截面面积和质量，同样一座建筑物，使用高强度钢材建设和选用普通强度钢材建设，所花费的资源和资金都相差较大。使用高强度钢材可以充分发挥构件的特点，减少钢材浪费，增加能源使用率，是建设资源节约型、环境友好型社会的建设基础和根本保证。
3强钢材应用时所存在的问题
用高强度钢材替代目前大量使用的335MPa级的螺纹钢材，对于节约钢材有显著效果。在当前的建筑结构中，钢材是三大主材之一，其量大并且使用面广泛，也就造成了其具有显著的节能效果。本文从钢材的结构、设计角度和应用方式等方面进行探讨，从而找出高强钢材使用中所存在的问题。虽然高强度钢材的应用管理已经出台相关规定，但是在实际的应用过程中还存在很多问题。其问题主要有以下几个方面：首先，在施工建设过程中，施工人员对于高强钢材的使用规范还不够熟悉，也就导致在应用过程中容易产生很多方面的问题。
其次，我国当前的高强钢材使用中其产量和国外还有一定的差距，并且我国的各个地区的发展很不平衡，导致其生产能力受到限制。再次，在进行钢材的使用和常规建设过程中，需要对于钢材和高强度的经济效益进行评定，从而对其进行定量分析和完善管理。另外，高强度钢材的使用不当会带来混凝土的裂缝等问题，从而导致相关的应用受到限制。最后，高强度钢材的使用过程中，连接技术还存在问题，也就导致了其各方面管理措施存在漏洞。
4高强度钢材应用
4.1剪力墙
剪力墙主要承受剪力、拉弯和压弯作用，较大高宽比时要验算面外稳定性，为保证其抗震延性，要严格控制轴压比。剪力墙的转角墙、端柱、暗柱等约束边缘构件的纵向钢材，在计算内力基础上进行配置，与框架柱纵筋构造要求相同，可选用HRB400。纵向钢材可选用HRB400来与构造边缘构件相协调。竖向分布筋为正截面抗弯，纵向钢材的配置应根据应力组合计算，一般情况下计算得到钢材较少，为保证抗震性且HRB500无法体现优越性的情况下，可选用HRB400。水平分布筋主要承受抗剪切作用，满足抗震要求下通过工况组合来计算剪力而选定，选用的钢材强度大于360N/mm2时经济性降低，推荐选用HRB400。连梁的纵向受力钢材和箍筋选用与框架梁相同的强度，腰筋强度与水平分布筋相同。
4.2焊接连接
国外学者对高强度钢材的焊接连接研究十分深入。他们发现当高强度钢材的极限抗拉强度大于600MPa时，对高强度钢构件进行焊接，必定会使高强度钢材局部进入塑性，严重影响其变形能力。而在焊接的过程中，如果要将两种不同材质的钢材焊接在一起，则形成合金钢焊缝的断裂韧性较差，容易在局部形成应力集中，进而发生破坏。而当焊接钢材的极限抗拉强度小于600MPa时，高强度钢材的焊接有较好的抗疲劳性能，该能力与普通强度钢材焊接形成焊缝的抗疲劳性相比，还要优越一些。
4.3框架梁
框架梁主要受扭矩、剪力和弯矩作用，需要控制其裂缝宽度和挠度，还要保证地震作用下的延性。纵向钢材的选择依据是各种载荷作用下的应力情况以及抗震构造需求。强烈地震情况下，会加大支座负钢材面积，裂缝宽度无法控制，选用高强度钢材能有效提升结构的安全性，此外，如果抗裂钢材较多，选用高强钢材能减少使用数量，利于浇筑，优选HRB500和HRB400。箍筋承受抗扭和抗剪作用，约束纵向受压钢材面外变形，保证结构的抗震性能。强度大于360N/mm2时会有较明显裂缝，可选这一值进行设计。架立筋最小直径是由梁的跨度决定而与强度关系不大，可选用HRB335。腰筋选用高强钢材能明显减少使用量，在抗扭腰筋方面可选取HRB400。
4.4抗震设计阶段
通过分析高强度钢材在地震荷载作用下的应力应变曲线，分析高强度钢材的震后变形失稳情况。在抗震设计中，通常选用大震荷载对结构进行推覆分析。这就使得结构除了要满足承载力要求以外，还要满足结构变形要求。保证结构在震中受到地震荷载后发生的变形在要求的范围内，发生变形部位的构件需要有足够的塑性变形能力及塑性状态发展能力，再加之对结构形式的合理调整，使结构在面对大震荷载时，能够有效地消耗地震能量，保持结构的安全稳定。
结语
本文通过结合各种高强度钢材的结构不同和其特性不同进行综合分析，并且根据钢材的不同结构进行选用，从而通过综合的分析考虑来解决裂缝产生等情况的问题，进而使其在使用过程中满足抗震和施工等方面的需求。在应用过程中，可以根据使用的地方不同来进行钢材的选择。结合其使用过程中所需要的钢材强度去选择最适合的钢材，而并不是一味地追求强度高的钢材用于生产建设中去。只要满足其日常生活中的需要的钢材就是最适合其选用的建筑钢材，并且只有选择最适合的钢材才能保证其在未来的使用过程中持续可靠的发挥其作用。
参考文献
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