不锈钢材料在建筑结构中的发展及应用

李显辉

（山西建筑职业技术学院，山西 太原 030006）

1 中国及世界不锈钢产量

我国于建国（1949年） 后才开始不锈钢的生产，起初生产的不锈钢以低性能的马氏体不锈钢Cr13 为主，并在很长一段时间内产量维持在8 万吨以下。1991年之后，随着大规模的引进国外先进生产技术，我国不锈钢产量及品种都有了较大的提升，到2007年，我国的不锈钢产量突破721 万吨，超过日本成为不锈钢消费及生产的第一大国，到2014年我国不锈钢产量已经超过世界不锈钢产量的50%[1]，我国不锈钢的生产在世界不锈钢生产中有举足轻重的地位。经过多年的发展，我国形成了以山西太钢、上海宝钢、甘肃酒钢等国企的生产制造新格局。

2 不锈钢的特点

不锈钢按金相组织分类可分为奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢、沉淀硬化不锈钢五大类，其中沉淀硬化和马氏钵不锈钢的冷加工性能及焊接性能较差，无法应用在建筑结构。铁素体不锈钢主要用于电梯、板屋面板等。适用于一般建筑结构的为奥氏体不锈钢和双相不锈钢 [2]。最常用的是（S22053，S22253，S30408，S31608，S30408，S31603） 五种不锈钢型号。

3 不锈钢在建筑结构中的应用

不锈钢最初发现后，被应用于枪支和刀具等武器，随着不锈钢产量的大幅提升，以及不锈钢具有较强的塑性及耐腐蚀性强等优点，不锈钢制品逐渐深化应用，在建筑方面有较大的发展。迄今为止不锈钢在建筑中主要运用于：不锈钢建筑物幕墙结构，不锈钢屋盖结构，不锈钢桥梁，不锈钢钢筋混凝土，不锈钢钢管混凝土等结构。

3.1 不锈钢建筑物幕墙结构

目前不锈钢幕墙主要运用的结构有：美国Florida 州建造的科学博物馆外表面采用彩色不锈钢板，在整个墙面系统中采用不锈钢约29t；马来西亚吉隆坡的石油双塔，在表面大量使用了不锈钢与玻璃等材质；清华大学游泳馆门厅采用了三维点支式玻璃幕墙，通过不锈钢连接件将三角形玻璃面板固定在不锈钢拉杆组成的支承结构上；北京保利大厦的索网幕墙包含了许多不锈钢构件，包括钢缆、夹具、连接杆和支具等。

3.2 不锈钢屋盖结构

目前国内不锈钢屋盖结构采用较多的是网架结构形：其中太原理工大学迎西校区大门采用不锈钢网架结构；广州国际会议展览中心的屋盖结构中，采用不锈钢板，总面积超过八万m2。

国外不锈钢屋盖主要运用的结构有：1929年伦敦savoy大酒店，采用不锈钢作为天棚及墙面装饰；1985年建于法国巴黎的La Geode 超现代剧院，剧院的外表采用15mm 厚，2m长的不锈钢板，造型美观，便于维护；美国卡塔尔多哈国际机场屋顶采用双相不锈钢建造。

3.3 不锈钢桥梁

目前不锈钢桥梁主要运用的结构有：香港Stonecutters大桥是世界上最长的斜拉桥之一，在桥的上部200m 处采用不锈钢外壳，每一个桥塔的不锈钢用量达到800t；英国York市的Millennium 人行桥采用了1.4462 级(ENl0088) 不锈钢；新加坡的双螺旋桥、圣地亚哥的海滨大桥、卡塔尔的新鲁塞尔大桥等利用双相不锈钢建成的大型步行桥；另外还有用SAF2205 钢建造的英国York 桥、瑞典的Aparte 桥以及纽约的Brooklyn 大桥等。

3.4 不锈钢筋混凝土

目前不锈钢钢筋混凝土主要运用的结构：墨西哥Progreso Pier 使用了200 t 不锈钢筋，至今尚未显示出锈蚀现象；阿联酋阿布扎比的Sheik Zayed 大桥在外层钢筋布置中采用双相不锈钢；香港的昂船洲大桥采用双相不锈钢作为桥塔基础中的钢筋；2013年太钢集团将用自主研发的3462 吨双相不锈钢钢筋建造港珠澳大桥工程，双相不锈钢钢筋主要应用在大桥的承台、塔座及墩身等多个部位。

3.5 不锈钢钢管混凝土结构

目前不锈钢钢管混凝土主要运用的结构有：香港昂船洲大桥亦在部分结构(桥175m～290m 处) 上使用了不锈钢管混凝土结构；纽约赫斯特大厦，高46 层，建筑面积7. 95m2，建筑高度182m，结构中主要构件由不锈钢钢管混凝土制成，与传统结构相比较，可节约20%的钢材用量，相比普通钢结构建筑可节约大约26%的能源。

4 结语

不锈钢不但具有优于碳素钢的力学性能，并且在建筑美学、耐腐蚀、耐久性等方面都有巨大的优势，并且不锈钢材料在结构全生命周期内有较优的经济性。随着《不锈钢结构技术规程》等规范的逐步研发，不锈钢在建筑结构领域有广泛的应用前景。