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日本JFE建筑用钢材及施工应用
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司
更新时间：2013-07-29
JFE进一步提升所拥有的建筑领域的先进技术，积极进行以建筑结构用钢材为首的建材以及施工方法的开发，向市场提供了多种产品和技术，以满足降低建设成本、改善工程质量、保护环境和抗震防灾的社会需求。
1. 建筑结构用钢材
以城市为中心的高层建筑促进了建筑结构用钢材的高强度化、厚壁化。J FE 采用世界顶尖水平的TM CO （控轧控冷）技术，开发了以中厚板、H 型钢和钢管为中心的具有优良耐震性能及焊接性的建筑用钢材供应市场。
（1）建筑结构用550 N /m m 2级TM CP 钢材HBL385
结构体的轻量化在高层建筑中是特别重要的课题，轻量化是钢结构建筑物的大优点。为了进一步轻量化，钢材的高强度化是有效手段。然而使用高强度钢材会导致成本上升和焊接施工管理的严格化，是用户所不希望的。
HBL385 是将屈服和拉伸屈服强度的下限值分别设定为385 N / m m 2及550 N / m m 2的JFE最好的商品之一。此钢材既确保了和通用的屈服强度325 N /m m 2、335 N / m m 2钢材同等的焊接施工性，又实现了进一步的高强度化，是现在钢架用比强度成本（每单位强度的钢材成本＋制作成本）最低的钢种。而且， JFE 还在开发此材料的基础上，进行了将其用作钢架钢筋混凝土结构的技术开发。因钢筋混凝土约束了钢架的纵向弯曲，避免了因纵弯而造成钢材屈服强度的下降，从而可由于钢材强度的上升而相应地减少其用量。
（2）提高大热量焊接热影响部韧性的技术
为了确保钢架结构焊接部的耐震性，迫切要求焊接部实现高韧性化。然而，在厚壁的箱型断面焊接组合（立）柱上，由于采用了埋弧焊和电渣焊等大热量输入焊接，使焊接部位处于长时间高温，故采用原来的技术只能实现有限度的高韧性化。JFE 独自开发的M AZ （焊接热影响区）组织控制技术J FE EW EL 技术，利用了钢板组分的最佳设计、HAZ 组织的微细化和HAZ 显微组织控制等先进技术，使得钢材即使在最大输入热量高达1000 kJ/cm 的电渣焊时，在HAZ 及焊接金属中，作为防脆性断裂指标的0℃夏比冲击吸收能≥70J；并且，还完成了与钢材强度水平和焊接方法相配套的焊接材料的开发，完全能满足490 ～590 N / m m 2 级钢材的焊接要求。
（3）建筑结构用热成形四方形无缝钢管
这种钢管是J FE 在无缝钢管生产的最终工序定径轧机上，利用将圆形断面无缝钢管成形为四方形断面的技术开发的。此产品的制造范围是外径150 ～250 m m 、壁厚13 ～33 m m ，最大尺寸250 m m ×33 m m 的断面积与40 m m ×19 m m 四方形钢管柱大致相等。由于直径小的产品角部轮廓分明，故成了重视图案美观性的建筑物的主要使用目标。并且，此产品具有与J IS G 3136 规定的SN 490 材相当的强度和优良冲击特性，同时，作为热成形材，还具有良好的断面内机械性能均匀性，故作为立柱材的变形性能也是优良的。此产品已经于2005 年8 月获得了国土交通部的认定。
（4）建筑结构用柱材
四方形钢管作为建筑结构用材使用广泛。而园形钢管则因断面无方向性、设计容易，用作混凝土填充钢管柱时有大的约束效果，即能抑制纵向弯曲造成的耐疲劳性能下降，故主要用于高层建筑。对于这些建筑用材，J FE着重确保其有良好的焊接性和耐震性，特别是在进行易受冷成形加工影响的材料开发的同时，还进行了构件性能确证与设计法的构筑，完成了设计法的建议、备齐方面的中心任务。在用于立柱构件的制造或构架方面不可缺少焊接技术中，进行了2 个相关研究：一是在焊接四面箱形柱的内隔板电渣焊接部须有必要的韧性；二是采用惰性气体保护金属极电弧焊的梁端焊接部能防止脆性断裂。还通过冷成形四方形钢管进行了隔板焊接部的NBFW（非脆性断口焊接）法的开发及实用化。特别是此NBFW 法是J FE 一种最好的技术，在性能极优良的550 N / m m 2 级和590 N /m m 2 级的冷成形方形钢管P 立柱G385 和PBCP400 的商品化中是关键技术。
（5）建筑结构用梁材
关于外部尺寸一定的超高负荷H 型钢，J FE 生产了日本国内最多的42 系列292 尺寸产品；而且，在超厚H 型钢HBLJH325 /335 方面，有断面效率优良的独有尺寸700 ×500 系列产品，从而提高了设计的自由度和方便性。另外，J FE 正在开发550 N / m m 2 级高强度轧制H 形钢HBL－H385 ，以扩充原产品强度等级。
2. 薄板建筑钢材
作为屋顶、墙壁和地板等表面材料，很多建筑物都使用镀层和涂漆钢板等薄板。J FE 要求薄板建材须具有耐大气腐蚀性、图案美观性、良好加工性，同时也一直在开发附加了各种各样性能、功能的建材商品。
（1）锌合金镀层钢板
耐久性优良（即使用寿命长）的J FE 锌合金镀层钢板是55％Al ·Zn 合金镀层钢板。因镀层中Al的作用，其耐酸性、耐热性、热反射性优良，加工性和涂漆性良好，将其作为基板涂上聚氟乙烯树脂，已使这种耐大气腐蚀性、图案性、隔热性都优良的钢板实现了商品化。
（2）防污、环境净化型外装建材面板
由于在基体板材表面涂敷了光催化剂并进行高温烧结，故具有原来产品所没有的高密合性。
因此，J FE 开发的这种自洁钢板具有高防污功能，可利用紫外线和雨水清除板面污染，从而保持外表美观，还兼具耐久性，已被名古屋港口大厦外墙大修工程所采用。
3. 建筑结构施工法
为了建筑物的安全，在确保钢构件性能的同时，采用适当且合理的施工方法是重要的。为此，J FE 十分重视对从构件水平到建筑物结构的各种建筑施工法的开发。
（1）制震减震器的使用
为了提高结构物对大地震的耐震性，J FE 开发提供了采用低屈服点的加固型、部分墙壁型和墙壁型3 种形式的过程型制震减震器，已用于40 件以上的制震结构及耐震加固。这种减震器是在地震时比主框架先行屈服而充分吸收由地震输入能量的构件，能在抑制主框架损坏的同时，减少结构物的变形，从而显著提高建筑物在地震时的安全性。2005 年9 月，日本国土交通省实施了基于能量平衡的第631 号耐震设计法，据此采用能量吸收方法进行了具有过程衰减效果的设计。较之原来的耐震结构，这种弹性范围的设计更合理、更能提高建筑结构物的耐震安全性，从而提高成本性能。今后，无论是在超高层和中高层或一般低层及RC 建筑物中，过程型制震减震器都可以发挥其耐震加固的作用。此外，J FE 还积极推进了此减震器在桥梁结构物等重要结构上提高耐震性的应用，如名古屋高速公路工程公司就在耐震加固工程中采用了减震器。
（2） J FE 的基础施工法
作为建筑物的柱和桩的接合方法，J FE 的基础施工法是将柱钢管直接埋入管桩钢管，并配置钢架基础梁的新基础施工法。在将基础结构作为钢架系统的情况下，在确保高变形能力和耐震可靠性的同时，由于将柱钢管直接埋入管桩钢管，可将上部结构产生的力平稳传递到桩上，故能进行柱－桩－基础梁的上、下部整体的最佳设计。另外，此施工法的一大特点是可抑制基础梁长度，从而减少土石方量和对环境的负面影响。此施工法于2005年获得了日本建筑综合试验所技术认证。
（3）钢架用薄膜耐火包复施工法
在街市防火区域所建3 层楼以上的建筑物须作成耐火结构，一般是在柱、梁等主要结构构件的钢架上喷涂25 m m 以上厚度的石棉层，这会增加建设费用并缩小室内空间（对住宅等小建筑物尤甚）。J FE 主要以三层住宅的钢架建筑作为对象，开发了提高内外装修用石膏材料等级，使之能在火灾中保护天花板和墙壁整体构件的“薄膜耐火施工法”，通过严格实际检验，取得了国土交通部的认定。
4. 结语
J FE 对建筑结构用钢材及相关施工技术的开发满足了市场需求，并对降低成本，提高质量和保护环境等作出了贡献。
以上资料由上海艾荔艾金属材料有限公司提供，欢迎新老客户来电洽购。