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20世紀(jì)80年代以來(lái)，金屬材料的不斷改進(jìn)提高了鋼結(jié)構(gòu)的承載力、經(jīng)濟(jì)性能和使用性能，促進(jìn)了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展和應(yīng)用。特別是近幾年來(lái)，新的鋼材生產(chǎn)工藝大幅度提高了鋼材的強(qiáng)度和加工性能，同時(shí)與超高強(qiáng)度鋼材(強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為460 MPa～1 100MPa)相匹配的具有足夠強(qiáng)度、良好韌性和延性的焊縫金屬材料和焊接技術(shù)也已經(jīng)比較成熟，完全能夠滿足構(gòu)件的加工制作要求，這使得超高強(qiáng)度鋼材應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)成為可能。
已有的一些有限元分析研究結(jié)果表明，在同樣的軸心受壓條件下，采用超高強(qiáng)度鋼材加工制作的鋼柱，在達(dá)到整體穩(wěn)定極限承載力時(shí)，其極限應(yīng)力σｕ與屈服強(qiáng)度ｆｙ的比值σｕ/ｆｙ(整體穩(wěn)定系數(shù)φ)，要比相同長(zhǎng)度和截面的普通強(qiáng)度鋼材鋼柱高很多。這主要是因?yàn)橄鄬?duì)于普通強(qiáng)度鋼材鋼柱，構(gòu)件的初始缺陷(主要包括幾何初始缺陷和殘余應(yīng)力)對(duì)超高強(qiáng)度鋼材鋼柱的影響要小很多。
目前，超高強(qiáng)度鋼材已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外多個(gè)建筑和橋梁工程中得到應(yīng)用，獲得了很好的效果。例如，位于德國(guó)柏林的索尼中心大樓(ＳｏｎｙＣｅｎｔｅｒ)采用了Ｓ460和Ｓ690鋼材(強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值460ＭＰａ和690ＭＰａ)，日本橫濱的ＬａｎｄｍａｒｋＴｏｗｅｒ大廈的Ｉ形截面柱采用了600ＭＰａ鋼材，日本東京的兩幢高層建筑ＪＲＥａｓｔＪａｐａｎ總部大廈和ＮＴＶＴｏｗｅｒ也采用了超高強(qiáng)度鋼材，澳大利亞悉尼的星城飯店(ＳｔａｒＣｉｔｙ)則采用了Ｓ690超高強(qiáng)度鋼材，我國(guó)也在國(guó)家體育場(chǎng)(鳥巢)鋼結(jié)構(gòu)中采用了Ｑ460鋼材，德國(guó)Ｄｕｓｓｅｌｄｏｒｆ-Ｉｌｖｅｒｉｃｈ萊茵河大橋和Ｉｎｇｏｌｓｔａｄｔ附近的一座高速公路橋梁(多跨連續(xù)梁橋)以及法國(guó)著名的Ｍｉｌｌａｕ大橋等均應(yīng)用了超高強(qiáng)度鋼材。
鋼結(jié)構(gòu)采用超高強(qiáng)度鋼材，能夠減小構(gòu)件尺寸和結(jié)構(gòu)重量，減少相應(yīng)的焊接、涂層(防銹、防火等)的材料用量和施工工作量，降低鋼結(jié)構(gòu)成本，同時(shí)創(chuàng)造更大的使用凈空間，由于減小鋼板厚度，從而減小了焊縫厚度，改善了焊縫質(zhì)量，提高了結(jié)構(gòu)疲勞使用壽命。特別是，減少鋼材用量能夠減少鐵礦石等不可再生資源的消耗，減少礦石開采所造成的對(duì)環(huán)境的破壞，減少鋼材冶煉的能源消耗，降低單位面積鋼結(jié)構(gòu)建筑產(chǎn)品原材料的能源消耗，符合我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、保護(hù)環(huán)境基本國(guó)策和降低能耗的指導(dǎo)原則。
隨著有限元理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)軸心受壓構(gòu)件的受力特性進(jìn)行準(zhǔn)確的非線性有限元分析成為可能。而且，采用有限元方法能夠很好地考慮殘余應(yīng)力的影響，并且能將構(gòu)件的幾何初始缺陷準(zhǔn)確地控制為1‰構(gòu)件長(zhǎng)度，計(jì)算結(jié)果能夠直接為制定設(shè)計(jì)曲線提供依據(jù)。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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