不銹鋼材料在建筑結構中的發展及應用

李顯輝

（山西建筑職業技術學院，山西 太原 030006）

1 中國及世界不銹鋼產量

我國于建國（1949年） 后才開始不銹鋼的生產，起初生產的不銹鋼以低性能的馬氏體不銹鋼Cr13 為主，并在很長一段時間內產量維持在8 萬噸以下。1991年之后，隨著大規模的引進國外先進生產技術，我國不銹鋼產量及品種都有了較大的提升，到2007年，我國的不銹鋼產量突破721 萬噸，超過日本成為不銹鋼消費及生產的第一大國，到2014年我國不銹鋼產量已經超過世界不銹鋼產量的50%[1]，我國不銹鋼的生產在世界不銹鋼生產中有舉足輕重的地位。經過多年的發展，我國形成了以山西太鋼、上海寶鋼、甘肅酒鋼等國企的生產制造新格局。

2 不銹鋼的特點

不銹鋼按金相組織分類可分為奧氏體不銹鋼、鐵素體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、雙相不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼五大類，其中沉淀硬化和馬氏缽不銹鋼的冷加工性能及焊接性能較差，無法應用在建筑結構。鐵素體不銹鋼主要用于電梯、板屋面板等。適用于一般建筑結構的為奧氏體不銹鋼和雙相不銹鋼 [2]。最常用的是（S22053，S22253，S30408，S31608，S30408，S31603） 五種不銹鋼型號。

3 不銹鋼在建筑結構中的應用

不銹鋼最初發現后，被應用于槍支和刀具等武器，隨著不銹鋼產量的大幅提升，以及不銹鋼具有較強的塑性及耐腐蝕性強等優點，不銹鋼制品逐漸深化應用，在建筑方面有較大的發展。迄今為止不銹鋼在建筑中主要運用于：不銹鋼建筑物幕墻結構，不銹鋼屋蓋結構，不銹鋼橋梁，不銹鋼鋼筋混凝土，不銹鋼鋼管混凝土等結構。

3.1 不銹鋼建筑物幕墻結構

目前不銹鋼幕墻主要運用的結構有：美國Florida 州建造的科學博物館外表面采用彩色不銹鋼板，在整個墻面系統中采用不銹鋼約29t；馬來西亞吉隆坡的石油雙塔，在表面大量使用了不銹鋼與玻璃等材質；清華大學游泳館門廳采用了三維點支式玻璃幕墻，通過不銹鋼連接件將三角形玻璃面板固定在不銹鋼拉桿組成的支承結構上；北京保利大廈的索網幕墻包含了許多不銹鋼構件，包括鋼纜、夾具、連接桿和支具等。

3.2 不銹鋼屋蓋結構

目前國內不銹鋼屋蓋結構采用較多的是網架結構形：其中太原理工大學迎西校區大門采用不銹鋼網架結構；廣州國際會議展覽中心的屋蓋結構中，采用不銹鋼板，總面積超過八萬m2。

國外不銹鋼屋蓋主要運用的結構有：1929年倫敦savoy大酒店，采用不銹鋼作為天棚及墻面裝飾；1985年建于法國巴黎的La Geode 超現代劇院，劇院的外表采用15mm 厚，2m長的不銹鋼板，造型美觀，便于維護；美國卡塔爾多哈國際機場屋頂采用雙相不銹鋼建造。

3.3 不銹鋼橋梁

目前不銹鋼橋梁主要運用的結構有：香港Stonecutters大橋是世界上最長的斜拉橋之一，在橋的上部200m 處采用不銹鋼外殼，每一個橋塔的不銹鋼用量達到800t；英國York市的Millennium 人行橋采用了1.4462 級(ENl0088) 不銹鋼；新加坡的雙螺旋橋、圣地亞哥的海濱大橋、卡塔爾的新魯塞爾大橋等利用雙相不銹鋼建成的大型步行橋；另外還有用SAF2205 鋼建造的英國York 橋、瑞典的Aparte 橋以及紐約的Brooklyn 大橋等。

3.4 不銹鋼筋混凝土

目前不銹鋼鋼筋混凝土主要運用的結構：墨西哥Progreso Pier 使用了200 t 不銹鋼筋，至今尚未顯示出銹蝕現象；阿聯酋阿布扎比的Sheik Zayed 大橋在外層鋼筋布置中采用雙相不銹鋼；香港的昂船洲大橋采用雙相不銹鋼作為橋塔基礎中的鋼筋；2013年太鋼集團將用自主研發的3462 噸雙相不銹鋼鋼筋建造港珠澳大橋工程，雙相不銹鋼鋼筋主要應用在大橋的承臺、塔座及墩身等多個部位。

3.5 不銹鋼鋼管混凝土結構

目前不銹鋼鋼管混凝土主要運用的結構有：香港昂船洲大橋亦在部分結構(橋175m～290m 處) 上使用了不銹鋼管混凝土結構；紐約赫斯特大廈，高46 層，建筑面積7. 95m2，建筑高度182m，結構中主要構件由不銹鋼鋼管混凝土制成，與傳統結構相比較，可節約20%的鋼材用量，相比普通鋼結構建筑可節約大約26%的能源。

4 結語

不銹鋼不但具有優于碳素鋼的力學性能，并且在建筑美學、耐腐蝕、耐久性等方面都有巨大的優勢，并且不銹鋼材料在結構全生命周期內有較優的經濟性。隨著《不銹鋼結構技術規程》等規范的逐步研發，不銹鋼在建筑結構領域有廣泛的應用前景。