鋼結(jié)構(gòu)材料的發(fā)展與鋼結(jié)構(gòu)創(chuàng)新
建筑鋼結(jié)構(gòu)材料大致經(jīng)歷了土、木、石、鋼筋混凝土與鋼?新型輕質(zhì)高強(qiáng)材料的發(fā)展過(guò)程。進(jìn)入21世紀(jì),建筑材料的發(fā)展趨勢(shì)具有三個(gè)重要特征:功能化,可持續(xù)發(fā)展化和多樣綜合化。新型材料充分吸收了現(xiàn)代技術(shù)的精華,把鋼結(jié)構(gòu)工程引入到一個(gè)全新的階段。
(1)傳統(tǒng)材料的改良
當(dāng)前建筑鋼結(jié)構(gòu)工程中應(yīng)用最為廣泛的建筑材料仍然是工業(yè)革命后發(fā)展起來(lái)的混凝土和鋼材。混凝土作為第一大建筑材料,鋼材作為第二大建筑材料都在向著高性能化方向發(fā)展。能顯著提高混凝土鋼結(jié)構(gòu)耐久性的高強(qiáng)、高性能混凝土在實(shí)際工程中的應(yīng)用正在增多:可滿足建筑高層化和大跨距發(fā)展需求的高強(qiáng)度等級(jí)鋼材和超厚板鋼材,可提高鋼結(jié)構(gòu)抗震性能的低屈強(qiáng)比鋼和極低強(qiáng)度鋼,可提高大厚度鋼板焊接性能的高效焊接鋼,町提高鋼鋼結(jié)構(gòu)抗火性能和防腐、耐久性能的耐火、耐候鋼,也已研發(fā)成功并在一些實(shí)際工程中得以應(yīng)用。
(2)玻璃材料玻璃是第三大建筑用材料。
近20幾年未,隨著各種鋼化玻璃的產(chǎn)生,鋼結(jié)構(gòu)工程師利用玻璃的鋼結(jié)構(gòu)功能,將玻璃作為主體鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行了嶄新的設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究。
(3)合金材料(如不銹鋼、鋁合金、鋁鎂錳合金等材料)作為鋼結(jié)構(gòu)主體構(gòu)件材料的研究和應(yīng)用也取得了較大的進(jìn)展。
(4)高分子復(fù)合材料碳纖維FRP(Fiber Reinforced Polymer)復(fù)合材料已在工程中大量應(yīng)用,在鋼結(jié)構(gòu)加固中相當(dāng)普及,并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效果:在新建鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用也在逐漸增多。膜材料從聚酯纖維的PVC、玻璃纖維的PTFE到無(wú)纖維的FTFE,其研究和應(yīng)用取得了令人矚目的成果。鋼結(jié)構(gòu)工程師將高強(qiáng)度鋼索和膜材結(jié)合,創(chuàng)造了許多新穎、合理和經(jīng)濟(jì)的鋼結(jié)構(gòu)體系。