编者按：钢结构以其强度高、重量轻、抗震性能好、工业化程度高、节能环保等综合优点得到广泛应用。在美国和日本等发达国家，钢结构建筑面积已占总建筑面积的 50% 以上，而目前我国钢结构建筑所占比例不到 10%。随着我国城市化步伐的加快，未来钢结构建筑将具有广阔的发展空间，开发新的钢材品种，满足钢结构市场的需求，对于中国钢铁企业来说还有很长的路要走，本报特举办了这篇专题报道， 为企业在钢结构产品研发方面提供参考。
钢结构初步发展回顾
世界上第一座铸铁桥是由英格兰的 Colebrookdale 工厂建造的塞文河大桥，建于 1779 年。随着底吹转炉技术相关精炼技术的发明和发展钢结构钢材，具有强度和韧性的多功能钢已被用作钢结构的基本材料。
日本钢结构的引进和建造首先是桥梁建设，1894 年秀荣社印刷厂的建设使用了第一座钢结构建筑，钢材首次应用于建筑物。
桥梁和钢结构的发展
图 1 显示了悬索桥、斜拉桥和桁架桥等代表性桥梁的最大中间跨度和用钢量的变化。从 1960 年代到 2000 年代初的 40 多年里，日本每年约有 500,000 吨钢材用于桥梁建设。在 1990 年代，日本桥梁建设的钢材使用量达到平均每年 900,000 吨。明石海峡大桥（1998 年竣工）是世界上最长的明石海峡大桥，使用当时最高的钢丝强度，从 1,600 N/mm² 增加到 1,800 N/mm²。
图 1 日本主要桥梁类型的最大中位跨度及其钢序的变化
在明石海峡大桥的建设中，开发了一种低预热型 800N/mm² 钢板，以提高加强梁的生产效率。自 1990 年代以来，我们开发了桥梁用高性能钢 （SBHS）（屈服强度为 500 和 700 N/mm²），可以使钢同时具有高强度、高韧性、良好的焊接性和耐大气腐蚀性。在 2012 年完工的东京门大桥中，SBHS 钢被广泛使用。荆门大桥的建设采用了无螺栓全断面焊接节点结构，是世界上最早建造大型桁架桥的，并以其美丽的钢结构而闻名。此外，我们还开发了确保耐腐蚀性的未上漆钢。
建筑和塔楼用钢
日本的许多高性能钢材是为建筑而开发的，此后被用于中低层建筑。近40年来，年均消费量保持了600万吨的水平，是桥梁钢材的10倍以上，1990年创下了1200万吨的纪录，相当于当年英国的粗钢产量。
1968 年，高度超过 100 米的霞关大厦（156m）竣工，标志着日本高层建筑的开始。名古屋电视塔竣工后，建造了当时世界上最高的东京塔（333m），并于 2012 年建造了世界上最高的东京晴空塔（634m）。可以说，它是日本最先进的钢结构制造技术的巅峰之作。
由于日本是一个地震多发国家，因此高强度钢在建筑物中的应用比在桥梁中的应用晚了大约 20-30 年。由于高强度钢的伸长率和韧性比普通钢差，因此高强度抗震性能是一个问题。为了解决这个问题，1981 年，日本制定了一种新的抗震设计方法，该方法考虑了建筑物的塑性变形性能。
1993 年，横滨陆地灯塔采用了 600N/mm² 的抗拉强度，1998 年，小仓铁路站大楼采用了 800N/mm² 的抗拉强度。这些建筑钢的技术参数与桥梁钢材不同，是具有良好塑性变形性能的特种建筑钢。在开发这些新钢材的同时，作为一种新的抗震结构，“振动控制结构”被提出，为日本高层建筑的普及做出了贡献。2010 年钢结构钢材，这种振动控制结构开始流行，开发了抗拉强度为 800 N/mm²、焊接性和焊接效率高的新钢种和最大强度为 1000 N/mm² 的建筑用钢种，并应用于实际建筑。新开发的抗拉强度为 800N/mm² 的钢材为东京晴空塔的建设做出了贡献。除了提高钢的强度外，我们还开发了低屈服点钢（100N/mm² 级钢和 200N/mm² 级钢）作为安装在振动控制结构中的吸收地震能量的阻尼钢。此外，在 2004 年，我们开发了一种高 HAZ 韧性钢，可以用大线能焊接，以保证焊接件的韧性。
在提高钢材的高性能和抗震性的过程中，我们还开发了一种新型的建筑用钢，即耐火钢。此外，日本还开发了钢结构房屋（薄板轻钢房屋），使用厚度小于 2.3 毫米的薄钢板（镀锌钢板）作为房屋的主要结构材料，有助于以钢代木和加速低层住宅建设。
