鋼結構材料的發(fā)展與鋼結構創(chuàng)新
建筑鋼結構材料大致經歷了土、木、石、鋼筋混凝土與鋼?新型輕質高強材料的發(fā)展過程。進入21世紀,建筑材料的發(fā)展趨勢具有三個重要特征: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)代技術的精華,把鋼結構工程引入到一個全新的階段。
(1)傳統(tǒng)材料的改良
當前建筑鋼結構工程中應用最為廣泛的建筑材料仍然是工業(yè)革命后發(fā)展起來的混凝土和鋼材。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構耐久性的高強、高性能混凝土在實際工程中的應用正在增多:可滿足建筑高層化和大跨距發(fā)展需求的高強度等級鋼材和超厚板鋼材,可提高鋼結構抗震性能的低屈強比鋼和極低強度鋼,可提高大厚度鋼板焊接性能的高效焊接鋼,町提高鋼鋼結構抗火性能和防腐、耐久性能的耐火、耐候鋼,也已研發(fā)成功并在一些實際工程中得以應用。
(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生,鋼結構工程師利用玻璃的鋼結構功能,將玻璃作為主體鋼結構材料進行了嶄新的設計和應用研究。
(3)合金材料(如不銹鋼、鋁合金、鋁鎂錳合金等材料)作為鋼結構主體構件材料的研究和應用也取得了較大的進展。
(4)高分子復合材料碳纖維FRP(Fiber Reinforced Polymer)復合材料已在工程中大量應用,在鋼結構加固中相當普及,并取得了良好的經濟效果:在新建鋼結構中的應用也在逐漸增多。膜材料從聚酯纖維的PVC、玻璃纖維的PTFE到無纖維的FTFE,其研究和應用取得了令人矚目的成果。鋼結構工程師將高強度鋼索和膜材結合,創(chuàng)造了許多新穎、合理和經濟的鋼結構體系。