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20世紀80年代以來，金屬材料的不斷改進提高了鋼結構的承載力、經(jīng)濟性能和使用性能，促進了鋼結構的發(fā)展和應用。特別是近幾年來，新的鋼材生產(chǎn)工藝大幅度提高了鋼材的強度和加工性能，同時與超高強度鋼材(強度標準值為460 MPa～1 100MPa)相匹配的具有足夠強度、良好韌性和延性的焊縫金屬材料和焊接技術也已經(jīng)比較成熟，完全能夠滿足構件的加工制作要求，這使得超高強度鋼材應用于鋼結構成為可能。
已有的一些有限元分析研究結果表明，在同樣的軸心受壓條件下，采用超高強度鋼材加工制作的鋼柱，在達到整體穩(wěn)定極限承載力時，其極限應力σｕ與屈服強度ｆｙ的比值σｕ/ｆｙ(整體穩(wěn)定系數(shù)φ)，要比相同長度和截面的普通強度鋼材鋼柱高很多。這主要是因為相對于普通強度鋼材鋼柱，構件的初始缺陷(主要包括幾何初始缺陷和殘余應力)對超高強度鋼材鋼柱的影響要小很多。
目前，超高強度鋼材已經(jīng)在國內(nèi)外多個建筑和橋梁工程中得到應用，獲得了很好的效果。例如，位于德國柏林的索尼中心大樓(ＳｏｎｙＣｅｎｔｅｒ)采用了Ｓ460和Ｓ690鋼材(強度標準值460ＭＰａ和690ＭＰａ)，日本橫濱的ＬａｎｄｍａｒｋＴｏｗｅｒ大廈的Ｉ形截面柱采用了600ＭＰａ鋼材，日本東京的兩幢高層建筑ＪＲＥａｓｔＪａｐａｎ總部大廈和ＮＴＶＴｏｗｅｒ也采用了超高強度鋼材，澳大利亞悉尼的星城飯店(ＳｔａｒＣｉｔｙ)則采用了Ｓ690超高強度鋼材，我國也在國家體育場(鳥巢)鋼結構中采用了Ｑ460鋼材，德國Ｄｕｓｓｅｌｄｏｒｆ-Ｉｌｖｅｒｉｃｈ萊茵河大橋和Ｉｎｇｏｌｓｔａｄｔ附近的一座高速公路橋梁(多跨連續(xù)梁橋)以及法國著名的Ｍｉｌｌａｕ大橋等均應用了超高強度鋼材。
鋼結構采用超高強度鋼材，能夠減小構件尺寸和結構重量，減少相應的焊接、涂層(防銹、防火等)的材料用量和施工工作量，降低鋼結構成本，同時創(chuàng)造更大的使用凈空間，由于減小鋼板厚度，從而減小了焊縫厚度，改善了焊縫質量，提高了結構疲勞使用壽命。特別是，減少鋼材用量能夠減少鐵礦石等不可再生資源的消耗，減少礦石開采所造成的對環(huán)境的破壞，減少鋼材冶煉的能源消耗，降低單位面積鋼結構建筑產(chǎn)品原材料的能源消耗，符合我國的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、保護環(huán)境基本國策和降低能耗的指導原則。
隨著有限元理論和計算機技術的發(fā)展，對鋼結構軸心受壓構件的受力特性進行準確的非線性有限元分析成為可能。而且，采用有限元方法能夠很好地考慮殘余應力的影響，并且能將構件的幾何初始缺陷準確地控制為1‰構件長度，計算結果能夠直接為制定設計曲線提供依據(jù)。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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