期刊导读 | 《钢结构（中英文）》2024年编委特刊

摘 要：预应力钢结构由于受力路径明确合理、刚度大、自身重量较轻以及制作安装方便等显著特点,广泛应用于大型公共建筑的城市基础设施及特种结构中。首先回顾了 80 多年来预应力钢结构建造技术国内外发展的历史、材料方面等瓶颈难题的突破,标志性的工程及系列标准规程的颁布。面对城镇化发展的新需求,阐述了预应力钢结构服役性能评价方法、在役性能多层次的提升技术等方面的发展和研究现状。最后结合国家科技创新发展战略目标,展望了预应力钢结构未来趋势,重点关注新材料应用、数字化维护、智能建造和智能控制平台。通过回顾分析,旨在为预应力钢结构领域研究与实践提供参考。

关键词：预应力钢结构；建造技术；服役性能；性能提升；智能化

摘 要：为了推动我国耐候钢桥技术进步和发展,梳理了美国、日本、欧洲和我国耐候钢桥技术现状,从工程应用、耐候桥梁钢性能要求、耐候钢桥设计、钢结构连接及管养技术等五方面进行了综述总结。分析表明:耐候钢桥在美、欧被大量应用且反响良好,日本耐候钢桥则经历了从快速发展到 2008 年左右顶峰后比重逐年下降并趋于稳定的过程。通过多年的工程应用和技术提升,目前各国在耐候钢的母材、设计、连接、管养等方面技术已相对成熟。我国耐候钢桥应用近些年发展势头良好,在公路和铁路桥梁领域涌现出众多工程案例。工程实践表明,耐候钢桥应用效果与环境气候密切相关,在耐候钢桥工程应用推广过程中需要注意积累实践经验,同时做好致密锈层稳定机理、耐候性指标、国内耐候钢桥应用环境分区等基础性课题和关键技术问题的研究。

关键词：耐候钢桥；环境适应性；母材性能；结构构造细节；连接；管养

摘 要：综述了中国空间结构的应用发展与创新。首先,回顾总结了中国空间结构的发展历程。然后,分别论述了空间网格结构、索结构和膜结构的应用发展。在空间网格结构的应用发展中,论述了空间网格结构在大型工程中的应用和铝合金空间网格结构的应用,分别总结了近期空间网格结构在大型体育场馆、文化娱乐和会展建筑、机场航站楼中的典型工程应用,以及近年来铝合金空间网格结构典型工程;在索结构的应用发展中,介绍了近年来索网体系、索穹顶体系、弦支穹顶体系和轮辐式索结构体系在大型体育场馆中的工程实践与创新应用;在膜结构的应用发展中,分别阐述了膜结构在大型体育场馆中的应用、ETFE 膜结构的应用和气承式膜结构的应用。结合典型工程应用,文中介绍了结构体系创新、工程实践创新和新技术发展。最后,对空间结构的未来发展方向提出了展望。

关键词：空间结构；空间网格结构；索结构；膜结构；应用发展；展望

摘 要：对钢结构设计领域的现状进行了全面剖析:材料性能因冶金技术进步和新材料涌现而提升,新型钢材的力学、疲劳及抗腐蚀性能增强,加工工艺也更为先进;设计方法借助 CAD 和有限元分析取得长足进步,智能化设计探索兴起且与 BIM 技术结合,提升了设计效率和质量;规范标准持续完善,涵盖精细钢材分类,考虑计算力学进展,重视结构耐久性等多个方面;应用领域从传统建筑拓展到桥梁、海洋平台等众多领域;钢结构设计面临复杂受力分析、防火防腐、与其他结构协同,以及可持续发展等挑战。未来,钢结构设计将在材料创新上取得突破,如多相钢研发等;设计方法将更智能化;绿色设计理念会进一步深入;多学科交叉融合将推动发展;数字化建造技术也会得到更广泛应用。

关键词：钢结构设计；现状；展望；新材料；数字化

摘 要：对我国钢结构规范及标准体系的现状进行了总结,并对国内主要钢结构规范及标准的发展历程和技术内容变迁进行了梳理。我国钢结构标准规范体系的发展历程可分为 4 个阶段:20 世纪 50 年代参照前苏联钢结构规范的内容制订了我国第一本钢结构设计类规范;60—70 年代,结合我国国情和工程经验,对钢结构的设计规范进行了修订,并推出了薄壁型钢结构方面的规范;80—90 年代,随着钢结构工程建设的巨大需求,在前期基础上,推出了高层民用建筑、网架结构、网壳结构和门式钢架等方面的相关规范。对钢结构领域重点规范的发展历程进行了总结,介绍了《钢结构设计标准》的编制和修订历程,总结了规范修订的主要内容,从设计理论、钢材本构关系、结构分析、抗震设计、结构稳定和连接件设计等方面与欧洲设计规范进行了比较。总结了《冷弯薄壁型钢结构技术规范》的修订历程和主要修订内容,并与澳大利亚和美国相关方面的规范进行了对比,总结了我国与国外规范在结构力学性能指标计算方面的差异。针对钢结构材料方面的相关标准,介绍了碳素结构钢系列、低合金结构钢系列和建筑结构用钢板系列等方面的规范发展历程,重点总结了各版本规范的增补内容,以及部分材料力学性能指标的概念和定义修正。以上研究表明,我国钢结构规范标准正逐步赶上甚至在一些方面超越了国际标准,但在标准规范的广度、深度、修编频率等方面还可进一步提高。

关键词：钢结构；标准规范；发展历程

摘 要：针对国外空间钢结构的设计与实践,以体育场馆罩棚结构为研究对象,对相关的找形技术进行了综述。首先回顾了近 20 年重大赛事体育场馆的发展,介绍了体育场罩棚的结构体系。为了解找形技术的发展概况和瓶颈,从基本原理、发展趋势和现有工具三方面对基于物理实验和数值模型的找形方法进行了讨论,并根据 1048 篇英文文献和会议论文,对近 10 年相关研究的发表时间和关键词进行了统计分析,明确了 AI 技术融合、结构找形等问题。最后,结合找形技术在体育场罩棚结构中的应用案例,梳理了相关技术的不足之处和未来的研究展望。

关键词：罩棚结构；找形；力密度；动力松弛；有限元分析

摘 要：主要分两部分:钢结构理论发展和钢结构教科书演变。第一部分首先对钢结构的计算理论作简要介绍,包括钢结构相关屈曲理论、畸变屈曲理论、大跨空间结构理论、高强高性能钢结构理论和钢结构高等分析理论;然后对钢结构设计方法发展的四个阶段进行简单介绍。第二部分首先结合钢结构教科书 60 年来的发展变化,分析设计规范和结构性能此消彼长,指出钢结构性能应该在教科书中占主导地位;接下来讨论教材体系,指出按极限状态分章比按构件分章更适合于阐明钢结构的基本性能;最后提出,为了适应创新型人才的培养,钢结构教科书不仅是传授知识的工具,还应该是开发智力、启迪思辨能力的平台。

关键词：钢结构；教科书；结构性能；设计规范；极限状态

摘 要：中国抗震设计起步较晚,但在经历了几次重大地震后,通过吸收国外经验和自主研究,逐步建立了完整的抗震设计体系,其中也体现在钢结构领域。目前,我国钢结构抗震设计采用“三水准、两阶段”的设计方法,并已发展出基于性能的抗震设计理念。本文梳理了国内外建筑钢结构抗震设计的历史演进和最新进展,分别从我国钢结构抗震技术的历史发展过程、当前主流技术和对该领域技术的未来展望三个不同角度全面阐述了我国在钢结构抗震设计领域从无到有、从落后到逐步与世界接轨的发展过程。同时对不同时期国外发达国家在相关技术上的主要突破进行了简要概述。通过对比可见,我国钢结构抗震设计技术在过去的几十年内得到了快速的发展,但同时也论述了我国尚存的不足。最后,对我国未来在钢结构抗震相关技术和规范的发展方向给出了明确的建议。

关键词：抗震设计体系；钢结构抗震设计；三水准、两阶段；基于性能的抗震设计

摘 要：近年来,我国建筑钢结构防火技术取得了显著进展。回顾了自 20 世纪 90 年代初以来,我国在建筑钢结构抗火性能研究和防火技术领域的主要成就,系统剖析了火灾模拟技术、抗火安全评估技术及防火保护技术的发展历程。首先,介绍了大空间火灾场景中的温度分布及其对钢结构抗火性能的影响,以及火灾数值模拟方法与结构火灾安全评估技术;然后,阐述了基于承载力法和临界温度法的结构耐火承载力验算方法,强调了大跨度钢结构消防安全设计的特殊需求;最后,依托一系列典型钢结构工程防火安全设计案例,介绍了钢结构防火保护技术在实际工程中的应用,诠释了基于计算的钢结构防火保护设计方法在保障钢结构火灾安全性、提升运维经济性和建筑表观方面的重要作用,以期为我国建筑钢结构抗火性能理论及设计方法研究指明方向。

关键词：钢结构抗火；防火技术；抗火试验；防火设计标准

摘 要：具有高强度、高延性、高韧性、强可焊性、强耐候性、强抗火性等优越材料性能的高性能结构钢材,在建筑和桥梁钢结构中具有广阔的应用前景。高效和合理应用高性能结构钢材,可以大幅度节省钢材和防护涂装,降低制作加工和运输安装成本,减少焊接工作量和碳排放,从而降低钢结构的全生命周期运维成本。重点讨论了高强度钢材、超高强度钢材、耐火钢材、耐候钢材等高性能结构钢材的发展现状,总结了国内外现行建筑和桥梁钢结构技术标准体系中对应用高强度钢材的相关规定,并结合工程应用案例分析了 690 MPa 及以上超高强度钢材的优势,提出了研发超高强度钢材的结构体系、制定相应结构设计和施工技术标准的建议。

从材料层面提高钢结构抗火和耐腐蚀性能是高性能钢材优势的综合体现,还总结了在桥梁钢结构中应用耐候钢和建筑钢结构中应用耐火钢的发展趋势,创新提出了构建“耐火钢+混凝土+膨胀薄涂料”多重(SCI)抗火结构体系的钢结构防火设计新理念,为实现免防火涂装或少防火涂装的耐火钢结构体系提供了新的途径,建议了耐火钢 SCI 结构体系的火灾安全评价方法。

在建筑和桥梁结构体系中应用高性能钢材是钢结构行业的发展方向,是实现全生命周期绿色低碳、安全适用的高性能钢结构体系推广应用的关键举措,同时应研发配套的焊接和螺栓材料、制作安装工艺、设计和应用技术标准,助力实现高质量发展战略目标。

关键词：高性能钢材；高强度和超高强度结构钢材；耐火钢和耐候钢；钢结构抗火体系

摘 要：相较于传统低碳钢,不锈钢具有卓越的耐腐蚀性和良好的力学特性,是一种高性能绿色建筑材料,是解决严苛环境下工程结构安全性和耐久性的重要材料方案。为此,简要介绍了不锈钢材料和产品的类型、特点及在建筑结构中典型应用。研究表明:近年来建筑业对不锈钢需求的不断增长,越来越多企业致力于开发经济、高强型的建筑用不锈钢,不锈钢在建筑结构中的应用逐渐从围护结构拓展到承重结构。通过梳理国内外不锈钢研究现状,对不锈钢材料性能、构件、连接节点、结构、抗震、抗火等研究现状进行了总结。目前对传统不锈钢材料和构件的研究趋于完善,对新型不锈钢材料及组合构件的研究逐步兴起,而关于不锈钢结构的连接性能及结构体系层面的研究刚刚起步,需深入研究。随后梳理了我国关于不锈钢材料及产品加工、结构设计和质量验收的规范标准体系,最后探讨了我国不锈钢结构未来研究及发展的方向。

关键词：不锈钢；建筑结构；研究现状；标准体系

摘 要：为了研究耐火钢在高温环境下的力学性能,采用高温稳态试验方法进行耐火钢 Q235FRB 标准件的拉伸试验。基于试验结果,得到了不同温度条件下耐火钢 Q235FRB 的应力-应变曲线,据此给出了高温下耐火钢各项力学性能参数指标(包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度)的折减系数。研究结果表明,耐火钢 Q235FRB 的强度指标(包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度)与温度基本呈负相关关系,并提出了对应计算模型。当温度达到 400 ℃ 时,强度指标劣化速率加快,温度升至 800 ℃ 时,强度指标基本为常温性能的 10%。耐火钢 Q235FRB 的变形指标(极限伸长率)基本随着温度的升高呈先减小后增大的趋势。通过对比分析,耐火钢 Q235FRB 的力学性能和耐高温性能优于同等级普通钢,具有广泛应用前景。

关键词：耐火钢 Q235FRB；高温环境；试验研究；力学性能

摘 要：智能建造是我国当前建筑业转型升级的主要方向,主要是将建筑工业化与人工智能等新一代信息技术相融合,提高建筑业的效率、效益和品质,降低人力投入。建筑工业化的重要特征就是将建筑的构部件在工厂预制,然后到现场用机械设备进行安装。因此,构部件在工厂内的制造,是建筑工业化的核心环节之一;要实现智能建造,就需要实现构部件的智能制造。智能制造在制造业中已发展多年且技术日渐成熟,而智能建造在建筑业中尚处于探索阶段;因此,借鉴制造业的发展成果,在建筑构部件的生产环节引入智能制造技术,是当前我国发展智能建造的重要方向。钢结构制造是建筑业中最适于发展智能制造技术的产业之一,钢构件的工厂制造目前已经处于机械化、自动化和数字化深度融合的阶段,并正在与人工智能、物联网和机器人等新一代信息技术结合,逐步向智能制造方向发展。对钢结构的传统制造技术及其与新一代信息技术的融合进行了介绍,并对钢结构智能制造技术的发展进行了展望,以期对我国钢结构智能制造的发展提供参考。

关键词：钢结构；智能制造；智能建造；人工智能

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融媒体编辑：张白雪

   责任编辑：乔亚玲