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作者：郭彦林，窦超　　 出处：《工程力学》，2020，37 (05) 　　主题：整体提升、滑移施工、位形控制、监测技术 期刊官方阅览链接：http://www.engineeringmechanics.cn/cn/article/id/8c721f5d-7293-42f1-b26c-38df9c762c51大跨度空间网格、桁架、索穹顶类钢结构存在刚度弱、施工成型路径复杂、安装阶段受力与使用阶段差异显著等特征，传统高空散拼工艺易产生累积安装误差、杆件超限应力、整体位形偏离设计值等安全隐患。本文系统梳理国内大型场馆、会展中心、交通枢纽等工程主流安装工法，围绕地面拼装整体液压提升、分段累积滑移两大核心成套施工技术展开全过程力学分析；构建 “数值仿真预演 — 现场闭环监测 — 动态纠偏调控” 一体化位形控制体系，推导提升吊点同步差限值、滑移轨道摩擦力补偿、临时支撑拆撑卸载分级计算方法；依托多座实际大跨空间钢结构工程实测数据，对比两类工法在结构应力演化、成型精度、临时体系造价、施工安全管控难度上的差异化特征；总结应变传感、三维激光扫描、液压同步控制系统组合式全过程监测技术实施流程，剖析当前施工控制存在的成型偏差累积、不同步加载失稳、柔性索结构张拉精度难控等行业突出难题；分刚性网格结构、预应力柔性空间结构给出配套控制优化策略。研究形成完整大跨度空间钢结构施工力学分析与动态调控技术框架，可为大跨钢屋盖安装方案选型、施工全过程仿真验算、现场精度与应力安全管控提供系统理论支撑与工程实操标准。一、研究背景与研究意义大跨度空间钢结构广泛应用于体育馆、会展展馆、交通枢纽航站楼等公共建筑，包含空间桁架、单层网格、弦支穹顶、张弦梁等多种结构形式。该类结构自重轻、跨度大、整体刚度偏弱，安装成型过程属于典型时变力学体系：施工阶段临时支撑、提升吊点、滑移轨道会改变结构传力路径，杆件应力、整体变形持续动态变化，若缺乏精准施工控制极易出现三类重大风险：安装误差逐层累积，完工后整体位形、标高偏离设计允许范围，影响屋面围护、幕墙安装与结构受力分配；提升、滑移过程各支点不同步，局部杆件产生远超设计值的附加应力，引发局部屈曲、焊缝开裂；拆撑、预应力张拉工序管控不当，结构发生不可逆塑性变形，降低建筑长期服役安全储备。现阶段工程应用中，整体提升、累积滑移是替代高空散拼的主流高效工法，但缺少统一的全过程力学计算标准、同步位移控制阈值与闭环监测调控体系；现有研究多单一针对某一项施工工艺开展局部分析，未形成覆盖刚性、柔性两类大跨空间结构的通用施工控制理论。基于该行业技术缺口，本文整合多工程实测与数值仿真成果，系统完善大跨度空间钢结构施工全过程控制技术体系。二、两大主流工业化安装工法力学与控制要点（一）地面拼装整体液压提升施工技术整体提升工艺指在地面搭设拼装胎架完成整片钢屋盖完整焊接拼装，通过顶部永久柱或临时提升塔架布置多组液压提升器，将完整结构同步提升至设计标高后完成对接锁定，适用于底部无落地支撑条件、高空散拼难度大的大跨屋盖工程。全过程力学仿真控制要点采用非线性有限元软件建立包含提升支架、临时吊具、主体钢结构的一体化时变模型，模拟试提升、分级提升、就位锁定、拆撑全流程；计算各吊点理论分配荷载，分析吊点高差带来的附加弯矩，确定允许最大不同步位移差值；对应力超标杆件增设临时加固杆，对提升塔架、基础开展承载力与抗倾覆验算。同步提升闭环调控机制采用计算机集群同步液压控制系统，各提升油缸实时上传位移、压力数据，当任意两点高差超过规范限值时系统自动降速、单独微调，实现多吊点同步匀速上升；提升全程划分多级加载阶段，每提升 5~8m 暂停复测标高与杆件应力，形成 “仿真预判 — 实时监测 — 动态纠偏” 闭环管控。适用场景与短板优势：地面完整拼装，焊接质量、尺寸精度易管控，高空作业量大幅减少；短板：需设置专用提升支架，大重量屋盖对基础承载力要求高，小跨度低矮场馆经济性偏弱。（二）分段累积滑移施工技术滑移施工在建筑一端设置拼装平台，分段完成空间桁架、网格单元拼装后，通过轨道液压顶推设备沿屋面永久梁或临时滑移轨道向另一端累积滑移，逐段拼接直至整体就位，适合长条矩形会展、航站楼连续大跨屋盖。滑移力学与摩擦力补偿控制轨道滑动摩擦阻力、滑移单元自重会造成轨道梁、下部混凝土柱附加水平推力，论文给出摩擦力分级计算与抵消方案；滑移单元两端设置限位挡块与侧向约束装置，防止滑移过程结构侧向倾覆；建立多段累积滑移内力演化模型，预判拼接段结合处应力集中区域并优化截面。分段成型位形偏差控制每一段滑移单元拼装完成后采用三维激光扫描采集轮廓数据，与理论 BIM 模型比对，提前修正胎架拼装误差；滑移轨道设置标高微调垫块，补偿轨道沉降、压缩变形带来的竖向位形偏差，避免多段拼接后累积误差超标。适用场景与短板优势：无需大面积地面拼装场地，可分批次流水施工，适配超长连续大跨结构；短板：轨道系统、侧向限位构造增加临时工程投入，弧形、不规则曲面空间网格滑移难度大。三、大跨度空间钢结构全过程位形控制核心理论施工位形控制核心目标是消除安装、提升、滑移、拆撑全流程累积变形，保障完工后结构标高、曲线轮廓、节点坐标满足设计允许偏差，论文建立分层级控制体系：前置预调控制：拼装胎架预设反向预拱值，抵消自重、施工荷载产生的下挠变形，预拱数值通过全过程仿真计算确定；过程动态纠偏：提升、滑移阶段依托液压设备实时调整各支点竖向、水平位移，限制单次纠偏量避免冲击荷载；卸载拆撑分级控制：结构就位后临时支撑、提升吊具不能一次性同步拆除，采用分级缓慢卸荷方案，每一级释放少量支撑力，实时监测杆件应力与整体变形，防止内力突变造成塑性损伤；柔性预应力结构专项位形调控：针对弦支穹顶、张弦梁，提出 “位移 - 荷载双控” 张拉算法，同步管控索力与结构整体位形，规避单一控力或控位移带来的成型偏差。四、多维度组合式施工安全监测技术体系论文整合接触式传感与非接触扫描监测手段，搭建全覆盖实时监测系统，为施工控制提供数据支撑：应力应变监测：在桁架上下弦、网格关键杆件、提升吊点连接节点布设光纤光栅应变传感器，实时采集施工全过程应力变化，设置应力预警阈值，数据超限自动报警；位移位形监测：搭配全站仪、三维激光扫描仪两类设备，阶段性扫描整体结构轮廓，精准捕捉整体下挠、侧向偏移、节点坐标偏差；液压提升系统内置高精度位移传感器，实时同步各吊点高差；环境与辅助监测：同步采集现场风速、温度数据，修正温度变形带来的位形测量误差；对提升支架、滑移轨道基础增设沉降观测点，预防基础不均匀沉降引发结构失稳。实测数据与有限元仿真结果双向比对，持续修正计算模型参数，提升后续工况预判精度。五、当前大跨空间钢结构施工控制现存行业痛点时变施工仿真普及度低，多数项目仅做使用阶段静力计算，忽略提升、滑移、拆撑过程临时附加内力，存在安全预判盲区；同步控制标准缺失，不同地区、不同工法的吊点高差、滑移顶推速度、分级卸荷步长无统一量化限值，管控尺度差异大；柔性索膜组合空间结构张拉 - 位形耦合控制难度高，单一控索力易造成整体成型曲面不达标；现场监测数据与仿真模型脱节，多项目仅事后采集数据，缺少实时联动自动纠偏的闭环系统；异形曲面、不规则空间网格缺少标准化胎架预拱、滑移轨道布置设计方法，误差累积难以管控。六、分类型结构配套施工控制优化方案刚性空间网格、桁架屋盖（体育馆、会展中心）：优先选用整体提升或累积滑移工法，重点管控吊点 / 滑移支点同步位移、胎架预拱值、分级拆撑卸荷，以应力、标高双指标作为控制依据；预应力柔性空间结构（弦支穹顶、张弦梁）：采用 “位移荷载双控” 张拉工艺，同步监测索力与整体曲面位形，分多循环逐级张拉，避免一次性张拉造成局部杆件过载；异形曲面不规则大跨钢结构：减少超长分段滑移，采用分块地面拼装小型单元高空对接，搭配三维扫描逐块校正节点坐标，严控分段拼接累积误差。七、论文核心研究结论与工程应用价值地面整体液压提升、分段累积滑移是大跨度空间钢结构两类主流高效工业化安装工法，二者适用场景、受力特征、管控重点差异显著，可依据场地条件、建筑平面形态完成方案选型；完整施工控制需构建 “仿真预演 — 同步设备调控 — 多手段实时监测 — 分级动态纠偏” 一体化体系，核心管控目标分为杆件应力安全与整体成型位形精度两大维度，同步控制高差、预拱值、分级卸荷是防控失稳与偏差累积的关键措施；光纤应变传感 + 三维激光扫描组合监测体系，可完整捕捉提升、滑移、拆撑全过程结构内力与变形演化，实测数据可校准有限元时变模型，大幅提升施工风险预判准确性；针对刚性网格与预应力柔性空间结构分别提出差异化位形、应力控制策略，其中 “位移 - 荷载双控” 张拉算法可有效解决柔性索结构成型精度难以兼顾的行业难题；本文梳理的全过程施工力学仿真流程、同步控制限值、闭环监测实施工艺、拆撑分级卸荷计算方法，可为各类大跨度空间钢结构安装专项方案编制、超限施工安全评审、现场施工质量管控提供成套理论与实操技术参考。

作者：杨璐、郭玉莹、陈琳、尹飞 　　出处：《钢结构（中英文）》，2025，40 (03) 　　主题：总结 690MPa 及以上超高强钢的力学性能、节点构造、设计方法、工程应用与未来研究重点 现阶段国内外主流钢结构设计规范仅覆盖屈服强度 690MPa 及以下钢材，缺少 fy＞690MPa 超高强钢配套设计计算公式与构造细则，极大限制该类轻量化高性能钢材在建筑、桥梁、特种工程中的规模化落地应用。本文以材料基础特性、截面残余应力、单一构件受力、连接节点构造、整体结构体系五大维度为梳理主线，系统归纳国内外近年针对 Q890、Q960 等超高强度结构钢的试验、理论与数值研究成果。内容涵盖钢材静力拉伸指标、往复荷载循环本构、低温冲击韧性、高温抗火衰减规律；焊接成型 H 型钢、箱型截面残余应力分布特征；轴压、受弯、压弯构件稳定承载力与屈曲失效模式；熔透焊接接头、大规格高强螺栓连接、梁柱刚接节点的滞回耗能与破坏机理；超高强钢框架、空间网格结构整体抗震、抗侧力学行为与现有设计修正方法。文章全面剖析超高强钢应用现存短板，从材料改良、节点优化、计算理论、工程配套、标准编制层面指明后续核心研究方向，可为超高强钢构件承载力验算、节点构造优化、成套结构体系研发、行业规范补充修订系统梳理理论依据与试验参考，助力超高强度钢材实现轻量化、低碳化工程推广。一、研究背景与行业应用价值建筑工业化、双碳绿色建造背景下，轻量化是钢结构核心发展方向。fy＞690MPa 超高强钢包含 Q890、Q960 等热处理型低合金钢材，同等承载力条件下相较 Q355 普通钢材可减少 30%~45% 钢板厚度，显著降低结构自重、减少钢材冶炼隐含碳排放，同时缩小构件截面尺寸，释放建筑室内可用空间，在超高层巨柱、大跨度空间桁架、重型工业厂房、风电支架、跨海桥梁等场景具备不可替代优势。但该类钢材存在明显应用壁垒：超高强钢塑性变形能力、应力重分布能力弱于常规强度钢材，焊接热影响区易出现韧性下降、冷裂纹风险；现行国标《钢结构设计标准》、国内外欧美钢结构规范均未建立适配 fy＞690MPa 钢材的稳定系数、节点折减系数、抗火验算模型；工程设计多依靠保守折减，造成材料强度无法充分利用，经济性大打折扣。当前国内外研究较为分散，缺少覆盖材料 — 截面 — 构件 — 节点 — 整体结构的系统性综述文献。基于该行业空白，本文整合近十年国内外试验数据与理论成果，分层梳理超高强钢全套力学行为规律，明确技术瓶颈与未来攻关重点，填补超高强钢结构体系综述研究空白。二、五大维度国内外研究成果系统梳理（一）超高强钢材料基础力学性能研究静力单调拉伸特性fy＞690MPa 钢材无明显屈服平台，采用 0.2% 残余应变定义屈服强度；屈强比普遍偏高，塑性变形区间窄，构件达到极限承载力后无平缓强化阶段，破坏呈现突发性；随钢材强度提升，断后伸长率持续下降，构件塑性内力重分布能力大幅减弱，不能直接沿用普通低碳钢塑性设计思路。循环荷载滞回与抗震本构往复低周加载试验表明，超高强钢循环硬化 / 软化规律与普通钢材差异显著，循环加载后期承载力快速跌落；现有通用钢材本构模型难以精准复现滞回曲线，国内外学者分别提出适配 Q890、Q960 钢材的修正滞回本构，用于框架、节点地震时程数值模拟。低温韧性与断裂性能超高强钢对厚度、焊接热输入敏感，厚板构件低温冲击功衰减明显，低温环境下易发生脆性断裂；现有研究明确不同厚度、不同热处理工艺钢材的韧脆转变温度，给出低温工程选材厚度限值。高温抗火力学衰减规律高温作用下超高强钢强度、弹性模量下降速率高于 Q355 钢，500℃以上承载力折减幅度更大；现有抗火试验划分不同升温速率下钢材强度衰减曲线，提出超高强钢防火涂料厚度配套修正方案。（二）超高强钢焊接截面残余应力分布规律轧制、焊接成型的 H 型钢、矩形箱型截面存在残余拉、压应力，直接影响构件稳定承载力：超高强钢焊接冷却过程温差大，焊缝区域残余拉应力峰值接近材料屈服强度，极易诱发焊缝微裂纹；同等板厚条件下，超高强钢截面残余应力幅值高于普通高强钢，残余应力分布区间更窄；现有研究建立不同坡口形式、焊接热输入、板厚下的残余应力简化分布模型，修正轴心受压构件稳定系数计算偏差。（三）超高强钢单一构件受力性能论文汇总大量轴压、纯弯、压弯构件足尺试验，梳理构件屈曲失效特征：轴心受压构件：板件宽厚比限值严于常规钢材，宽厚比超标极易发生局部屈曲，提前丧失整体稳定；规范原有宽厚比限值不适用于 fy＞690MPa 钢材，需重新修正局部稳定控制阈值。受弯构件：高强钢薄腹板构件易发生剪切屈曲，受弯局部稳定折减系数偏大，截面塑性发展系数取值受限，不推荐采用塑性内力重分布设计。压弯构件：弯剪扭耦合受力下，超高强钢构件交互稳定曲线与现有规范公式偏差明显，学者提出适配超高强钢的压弯承载力修正计算公式。（四）焊接、螺栓连接与梁柱节点体系研究节点是制约超高强钢工程应用的核心薄弱环节，现有研究分为焊接接头、螺栓连接、完整梁柱节点三类：焊接接头超高强钢焊接热影响区晶粒粗化，韧性大幅降低，易产生冷裂纹、层状撕裂；试验表明低氢型专用焊材、控制热输入、预热缓冷工艺可改善接头性能；接头破坏多发生于热影响区而非母材，节点承载力折减不可忽略。高强螺栓干式连接超高强钢连接板接触面抗滑移系数、端部撕裂承载力与普通钢材不同，螺栓孔周边应力集中严重；现有试验给出适配超高强钢板材的螺栓孔径、边距、端距优化构造，提出连接承载力折减系数。梁柱节点抗震性能全焊接刚性节点、端板螺栓节点往复加载下塑性变形集中于焊缝与连接板，主体超高强钢梁柱难以进入塑性；相比普通钢节点，超高强钢节点滞回环捏缩更明显，耗能能力偏弱；学者提出增设外置耗能阻尼、狗骨式削弱梁端等改良方案，实现损伤转移至可拆卸配件，保护超高强钢主体构件。（五）超高强钢整体结构体系性能现有试验与数值模拟多针对多层钢框架、大跨度空间网格结构：纯超高强钢框架：结构整体刚度大、自重轻，但地震作用下塑性变形集中于节点区域，主体梁柱几乎无耗能，抗震韧性不足；混合高强钢体系：主体巨柱、桁架采用 fy＞690MPa 超高强钢，次要梁、支撑采用 Q355 普通钢材，实现刚度与耗能协同匹配，是现阶段工程最优搭配方案；空间网格、桁架结构：超高强钢可大幅减小杆件截面，提升建筑通透度，但需严格控制杆件长细比与节点刚度，防止局部失稳引发整体连续倒塌。三、当前 fy＞690MPa 超高强钢结构应用核心行业痛点规范标准体系缺失：国内外现行钢结构设计规范无专门针对 fy＞690MPa 钢材的稳定、节点、抗火成套计算条款，设计仅能保守套用 Q690 相关公式，材料强度利用率低。材料塑性与抗震短板：超高强钢屈强比高、塑性储备不足，地震作用下难以形成多道塑性耗能防线，纯超高强钢框架抗震韧性较差。焊接施工难度高：厚板超高强钢焊接预热、层间温度、后热工艺管控严苛，中小型加工厂施工配套条件不足，焊接接头脆性断裂风险高。节点配套构造不完善：现有标准节点图集均基于普通强度钢材编制，缺少适配超高强钢的端板、加劲肋、螺栓布置标准化构造。长期耐久研究不足：超高强钢腐蚀、疲劳、冻融循环下力学衰减规律试验数据偏少，海洋、寒冷腐蚀环境工程应用缺少完善理论支撑。+四、超高强钢结构后续核心研究发展方向材料层面：开发低屈强比、高韧性改良型超高强钢，优化热处理工艺，降低焊接热影响区性能劣化；开展长期高温、腐蚀耦合作用下材料性能衰减长期试验。构件与截面层面：建立 fy＞690MPa 钢材专用局部稳定、整体稳定计算公式，完善宽厚比、长细比分级限值；开发高效薄壁复合截面，平衡承载力与塑性变形能力。节点构造层面：研发兼具高承载力与优良耗能能力的复合自复位节点、外置阻尼耗能节点，实现 “主体超高强钢弹性、配件耗能损伤可控”；编制超高强钢专用焊接、螺栓连接标准节点图集。设计理论层面：修正压弯构件交互稳定方程、抗火承载力折减模型，形成完整超高强钢结构计算理论，为国家标准、团体标准修订提供试验依据。工程成套体系层面：推广 “超高强钢承重主体 + 普通高强钢耗能构件” 混合结构体系；开展超高层、大跨度场馆、特种工业厂房示范工程实测，形成分场景标准化应用方案。绿色低碳配套研究：量化超高强钢全生命周期碳排放，建立轻量化减碳核算方法，推动超高强钢作为双碳背景下主流轻量化结构材料。五、综述核心研究结论与工程应用价值fy＞690MPa 超高强度钢材轻量化优势突出，可大幅减少用钢量、降低建造碳排放，但塑性储备低、焊接性能敏感、规范配套缺失等问题制约其规模化推广，不能直接照搬普通强度钢材的设计与施工方法。从材料、残余应力、单一构件、连接节点、整体结构五大维度的现有试验成果显示：超高强钢稳定承载力、节点性能、高温力学行为均与 Q690 及以下钢材存在显著差异，必须配套专属修正计算参数与构造措施。纯超高强钢框架抗震耗能能力偏弱，推荐采用混合高强钢结构体系，搭配外置耗能节点、屈曲约束支撑实现分级耗能，兼顾轻量化与抗震韧性。焊接接头脆性、螺栓连接板应力集中是超高强钢结构主要薄弱部位，通过专用焊接工艺、优化节点几何构造可有效提升连接安全储备。本文系统梳理的国内外试验数据、力学规律、现存技术瓶颈与后续攻关方向，可为超高强钢构件验算、节点优化、示范工程设计、行业标准编制提供完整理论与试验支撑，推动超高强度钢材在轻量化低碳钢结构领域规范化落地应用。

作者：钟国辉、石永久、王立军等　　 出处：《钢结构》2026 年第 2 期（v.41, No.326）　　 主题：超高强钢设计方法、稳定与连接、本构模型、规范编制 期刊阅览链接：http://gjg.ic-mag.com/cn/article/doi/10.13206/j.gjgS25110701当前国内现行钢结构规范仅覆盖屈服强度 690MPa 及以下钢材，缺少 Q890、Q960 超高强钢配套设计计算、构造与抗震条文，严重制约轻量化高强钢在超高层、大跨度场馆、重型工业建筑的标准化落地应用。本文依托中国钢结构协会团体标准《690 至 960MPa 高强钢结构设计标准》完整编制过程，系统梳理标准研发全流程核心关键技术；以国产 Q690、Q890、Q960 调质高强钢海量试验数据库为基础，建立适配超高强钢材的单调、循环滞回双套材料本构模型；重新界定板件宽厚比分级阈值、轴压 / 压弯构件整体稳定系数曲线，修正焊接残余应力、初始缺陷对承载力的折减计算方法；针对焊接接头、大规格高强螺栓干式连接、梁柱刚接节点开展承载力与延性分级，明确不同强度钢材连接构造限值与抗力分项系数；构建分层级抗震性能化设计体系，区分 Q690 与 Q890/Q960 钢材弹塑性分析适用边界；同步对比欧盟 EN1993 系列规范设计逻辑，完成中外标准计算体系对标与本土化适配优化；针对材料冶炼、焊接施工、耐久性、防火验算配套补充专项控制条款。文章完整剖析超高强钢标准编制中的技术难点与解决路径，可为结构设计人员规范应用 690~960MPa 高强钢、后续国家规范修订、超高强钢成套技术研发提供体系化理论与试验支撑。一、研究背景与标准编制立项意义建筑轻量化、双碳低碳转型推动 690~960MPa 高强钢快速普及，同等承载力下相较 Q355 钢材可削减 30% 以上用钢量，大幅降低建材隐含碳排放。但现有国标《钢结构设计标准》GB 50017、行业标准 JGJ/T 483 仅针对≤690MPa 钢材，存在多重技术空白：材料层面：缺少超高强钢循环滞回本构、低温 / 高温力学衰减量化模型，无法支撑弹塑性抗震数值分析；构件稳定层面：原有宽厚比、稳定系数曲线基于普通钢材标定，超高强钢屈强比高、塑性储备低，直接套用会高估承载力，存在安全隐患；连接节点层面：焊接热影响区脆化、高强螺栓滑移、端部撕裂缺少专属折减公式，节点构造无统一标准；抗震层面：Q890/Q960 钢材塑性变形能力极弱，无法照搬常规钢框架塑性耗能设计思路，无分级性能目标管控要求。为此中国钢结构协会牵头，联合清华大学、香港理工大学、钢企、设计院、施工单位组建编制组，整合近十年国内足尺试验成果，参考欧洲钢结构规范体系，编制专用团体标准。本文作为标准编制综述，完整拆解全部核心攻关技术，填补超高强钢规范编制系统性研究空白。二、标准编制第一大核心技术：690~960MPa 高强钢材料本构与材料性能指标体系（一）静力单调拉伸本构模型超高强钢无明显屈服平台，采用 0.2% 残余应变定义屈服强度；屈强比随强度提升持续升高，Q960 钢材断后伸长率显著低于 Q690。编制组基于上千组母材拉伸试验，建立分段式多折线本构，区分弹性段、强化段、软化断裂段，给出不同板厚、热处理工艺的强度、伸长率标准限值，纳入标准材料章节强制指标。（二）地震往复荷载滞回本构模型常规随动强化模型难以复现超高强钢循环硬化、后期承载力快速跌落特征。编制组提出改良混合强化滞回本构，区分 Q690、Q890、Q960 三组参数：Q690：具备一定循环塑性变形能力，可用于整体弹塑性时程分析；Q890、Q960：循环加载下塑性发展极有限，标准限定仅可采用弹性整体计算，塑性耗能构件必须搭配低屈服支撑、外置阻尼配件。（三）多环境耦合材料性能控制条款低温韧性：明确不同厚度钢材韧脆转变温度，严寒地区限定最高使用板厚；高温抗火：建立 690~960MPa 钢材高温强度、弹性模量折减曲线，配套防火涂料厚度修正计算方法；焊接配套指标：统一碳当量、冷裂纹敏感指数 Pcm 限值，划分不同板厚预热、后热工艺最低要求，写入标准施工配套附录。三、标准编制第二大核心技术：构件稳定与截面设计修正方法普通钢材稳定计算体系不适用于超高强钢，编制组通过大量短柱、压弯构件试验，完成全套稳定计算体系重构。（一）板件宽厚比全新分级限值超高强钢板件易发生局部屈曲，原有宽厚比限值大幅放宽，标准重新划分 S1~S4 四级截面：S1 全塑性截面：仅 Q690 薄板可实现，允许截面塑性内力重分布；S2~S4 截面：Q890、Q960 仅能达到弹性截面，禁止采用塑性设计。同步给出焊接工字形、箱型、圆管截面专属宽厚比计算公式。（二）轴心受压构件稳定系数曲线考虑超高强钢焊接残余应力幅值更大、初始缺陷敏感度更高，回归生成 690、890、960MPa 三条独立稳定 φ 曲线，区分轧制截面、焊接截面两类工况，替代原规范单一曲线。（三）压弯构件承载力交互计算公式原有压弯相关方程基于普通钢材塑性储备推导，对超高强钢偏不安全。编制组结合数百组压弯构件试验数据，修正弯剪轴力耦合交互系数，区分平面内、平面外稳定验算两套公式。（四）残余应力简化计算模型实测显示同等板厚下超高强钢焊缝残余拉应力接近母材屈服强度，标准给出焊接 H 型钢、箱型截面残余应力简化分布模型，用于稳定承载力数值校准。四、标准编制第三大核心技术：焊接、螺栓连接与节点成套设计规定节点是超高强钢结构薄弱环节，编制组分焊接连接、高强螺栓连接、梁柱节点三大板块建立完整设计条文。（一）焊接接头设计关键规定母材匹配焊材分级：Q690、Q890、Q960 对应不同强度超低氢焊材，严控扩散氢含量；接头承载力折减系数：粗晶热影响区韧性衰减，对接、角焊缝承载力引入专属折减系数；厚板焊接强制工艺条款：厚度≥30mm 超高强钢强制预热、焊后消氢后热，纳入标准强制性条文。（二）大规格高强螺栓干式连接接触面抗滑移系数分级：超高强钢板喷砂、抛丸处理摩擦系数低于普通钢材，给出修正取值；端部撕裂、孔壁承压验算：超高强钢孔边应力集中显著，扩孔、边距端距限值严格收严，新增承压承载力折减公式；抗震工况螺栓预拉力、滑移控制指标。（三）梁柱节点抗震分级设计全焊接刚性节点：塑性变形集中于焊缝热影响区，纯超高强钢节点滞回耗能差；端板螺栓节点：优化端板厚度、加劲肋布置，避免端板提前撕裂；标准推荐韧性构造方案：主体采用 Q890/Q960 高强钢承重，梁端设置狗骨削弱段、外置摩擦阻尼、BRB 支撑，将塑性损伤转移至可拆卸配件，保护高强钢主体构件。五、标准编制第四大核心技术：分层级抗震性能化设计体系结合超高强钢塑性能力差异，建立差异化抗震管控逻辑，为标准抗震章节核心创新点：多遇地震（小震）：所有 690~960MPa 高强钢构件全部保持弹性，无塑性损伤；设防地震（中震）分级管控：罕遇地震（大震）：六、中外标准对标与本土化适配关键处理编制组系统对比欧洲 EN 1993-1-1 高强钢设计体系，兼顾国际互通与国内工程实际，完成双向适配优化：吸收欧标优势：采用截面宽厚比分级、极限状态分项系数设计逻辑，统一构件验算表达形式，便于国内工程师对外工程交流；本土化修正内容：七、标准编制现存技术难点与攻关对策试验数据库不均衡：Q960 大尺寸压弯、节点足尺试验样本偏少，编制组补充开展多组专项加载试验，完善数据样本库；塑性与抗震矛盾：超高强钢高强度与低塑性无法兼顾，通过 “主体弹性、配件耗能” 的分离式韧性构造方案化解；施工工艺配套缺失：中小加工厂超高强钢焊接设备不足，标准增设焊接工艺附录，给出分级施工管控方案；耐久性长期数据不足：腐蚀、疲劳长期试验数据有限，标准设置阶段性预留条款，后续依据长期试验持续修订完善。八、论文核心研究结论与行业工程价值现行国标无法覆盖 690~960MPa 超高强钢设计需求，本次团体标准编制围绕材料本构、构件稳定、连接节点、抗震性能化四大核心技术构建完整计算体系，填补国内超高强钢结构规范空白；Q690 与 Q890/Q960 钢材力学、循环塑性、抗震性能差异显著，标准采取分级管控思路：Q690 可适度利用塑性，Q890/Q960 仅限弹性受力，必须配套外置耗能构件实现抗震韧性；超高强钢构件稳定、螺栓 / 焊接连接均不能直接套用普通钢材计算公式，本文给出的修正稳定曲线、承载力折减系数、宽厚比限值均基于国产钢材足尺试验标定，计算精度与安全性显著提升；标准兼顾欧盟规范国际通用逻辑与国内抗震、施工国情，实现中外钢结构设计体系互通，助力国产超高强钢工程技术对外输出；文中梳理的全套标准编制关键技术、试验标定方法、分强度分级设计思路，可为超高层、大跨度轻量化高强钢项目设计、行业规范更新、超高强钢新材料研发提供权威理论与试验依据，推动建筑钢结构轻量化、低碳化高质量发展。

屋面系统  轻钢结构住宅屋面系统  是由屋架、结构OSB面板、防水层、轻型屋面瓦（金属或沥青瓦）及相关连接件组成的。建筑轻钢结构的屋面，外观可以有多种组合。材料也有多种。在保障了防水这一技术的前提下，外观有了许多的选择方案。  墙体结构  轻钢结构住宅的墙体主要由墙架柱、墙顶梁、墙底梁、墙体支撑、墙板和连接件组成。建筑轻钢结构住宅一般将内横墙作为结构的承重墙，墙柱为C形轻钢构件，其壁厚根据所受的荷载而定，通常为0.84～2毫米，墙柱间距一般为400～600毫米， 建筑轻钢结构住宅这种墙体结构布置方式，可有效承受并可靠传递竖向荷载，且布置方便。

装配式钢结构以工厂预制构件、现场机械化装配为特征：施工速度比传统混凝土快30-50%，主体工期可缩减一半；干法作业减少湿作业污染与扬尘；材料回收率约80%，建筑垃圾显著降低；结构自重轻，基础造价可节约；构件尺寸精确，利于管线集成与装修工业化。在绿色建筑、应急工程及既有建筑改造中优势明显，契合国家“双碳”与建筑工业化政策导向。

钢结构主要由型钢和钢板等制成的钢梁、钢柱、钢桁架等构件组成。在钢结构中，各构件或部件之间采用焊缝、螺栓或铆钉连接的结构，钢结构有着强度高、自重轻、变性能力强、韧性好、可靠性高等特点，在建筑工程中应用钢结构可以有效地提高建筑工程性能，节约建筑工程成本。用钢结构取代混凝土结构，能够减少砂、石、水泥的使用量，减轻对不可再生资源的破坏。  以钢材制作为主的结构，是主要的建筑结构类型之一。钢材的特点是强度高、自重轻、整体刚性好、变形能力强，故用于建造大跨度和超高、超重型的建筑物特别适宜；材料匀质性和各向同性好，属理想弹性体，最符合一般工程力学的基本假定；材料塑性、韧性好，可有较大变形，能很好地承受动力荷载；建筑工期短；其工业化程度高，可进行机械化程度高的专业化生产。钢结构今后应研究高强度钢材，大大提高其屈服点强度；此外要轧制新品种的型钢，例如H型钢（又称宽翼缘型钢）和T形钢以及压型钢板等以适应大跨度结构和超高层建筑的需要。

时间：2025.7.11–12（嘉兴）　　 主办：国家钢结构工程技术研究中心、中国钢结构协会　　 核心：光伏用钢、高性能钢、装配式住宅、智能建造；推广绿色建造方案 一、会议基本概况2025 年 7 月 11 日至 12 日，2025 钢结构建筑绿色发展交流会在浙江嘉兴顺利举办。本次行业会议由国家钢结构工程技术研究中心联合中国钢结构协会两大权威机构共同主办，汇聚了国内钢结构领域科研院所、钢材生产企业、建筑设计单位、装配式建筑开发企业、智能建造技术服务商的专家、技术从业者与企业负责人参会。在国家双碳战略与新型建筑工业化政策的大背景下，本次交流会以落地绿色低碳建筑发展路径为核心目标，围绕光伏配套钢结构、高强度高性能建筑钢材、钢结构装配式住宅、建筑智能化施工四大热门赛道开展多维度研讨，旨在整合行业技术资源，向全行业推广可落地、可复制的钢结构绿色建造整体解决方案，打通新技术从实验室研发到工程项目规模化落地的转化通道。二、会议核心研讨内容（一）光伏用钢结构：新能源场景下的钢结构创新应用随着国内光伏电站、分布式屋顶光伏项目大规模落地，适配新能源场景的专用钢结构体系成为本次会议的热议话题。参会专家针对山地光伏、工商业屋顶光伏、渔光互补等不同应用场景下的钢结构支架设计、防腐防护、轻量化选材、抗风抗震验算等关键技术要点展开深度交流。现场多位行业技术代表结合已落地的大型光伏工程项目案例，分享轻量化高强度型钢在光伏支架中的应用优势，既可以降低钢材整体用量、压缩项目建设成本，又能提升结构在户外复杂气候环境下的耐久性能，为新能源与钢结构产业双向赋能提供了大量实践参考经验。（二）高性能建筑钢材技术落地与工程应用分享高性能钢材是实现钢结构建筑轻量化、绿色化的核心基础。本次交流会设置多场专题报告，围绕高强、耐候、耐火、耐蚀系列高性能建筑用钢的材料特性、加工工艺、设计规范、施工难点展开系统性科普与案例拆解。不少钢铁企业、设计院专家提出，推广高性能钢材替代传统普通钢材，能够在保证建筑结构安全的前提下减少钢材消耗，从源头降低建筑建造阶段的碳排放，是钢结构行业实现绿色低碳转型最直接有效的路径之一。同时参会各方也针对当下高性能钢设计标准配套不完善、区域应用不均衡、施工配套工艺不成熟等痛点，共同探讨行业协同优化方案。（三）钢结构装配式住宅产业化落地路径探讨装配式住宅是我国建筑业转型升级的重要方向，钢结构凭借工业化程度高、施工速度快、抗震性能优越、建筑垃圾排放量低等优势，成为保障性住房、商品住宅、村镇民居改造的优选结构形式。本次交流会结合国内多个省市钢结构装配式住宅示范项目，分析当前行业发展现存痛点：产业链配套不成熟、建设综合成本偏高、大众认知度不足、装修一体化配套体系不完善等问题。嘉宾从政策扶持、标准化设计、产业链集采、模块化建造等多个维度，探讨如何降低钢结构住宅的建设门槛，推动绿色宜居的钢结构装配式住宅大范围普及。（四）智能建造赋能钢结构行业绿色升级数字化、智能化技术是钢结构降本增效、实现绿色精细化建造的重要抓手。本次会议重点分享了 BIM 深化设计、智能数控加工、数字化施工管控、建筑能耗智能监测等技术在钢结构全生命周期中的落地应用场景。从工厂自动化构件生产，到施工现场数字化安装管控，再到建筑运维阶段能耗智能监测，智能建造体系可以有效减少材料浪费、缩短施工周期、降低现场能源消耗，全方位助力钢结构项目实现低碳、高效、精细化建造，为行业绿色发展提供数字化解决方案。三、本次会议的行业价值与意义1. 技术协同价值：本次交流会打通了新能源、钢铁材料、装配式建筑、数字化技术四大领域的行业壁垒，为跨行业技术融合搭建了权威交流平台，加速光伏钢结构、高性能钢材、智能建造等前沿技术的工程落地。2. 产业推广价值：会议通过大量实际工程案例分享，提炼出多套成熟可行的钢结构绿色建造方案，为全国各地设计院、施工企业、建设单位提供可借鉴的落地参考，助力绿色建造模式规模化推广。3. 政策落地价值：依托两大国家级权威平台的行业影响力，本次会议进一步明确了钢结构在新型工业化、双碳战略中的重要定位，引导行业企业向低碳化、高性能化、智能化方向转型升级，推动钢结构产业高质量可持续发展。信息来源说明本文基于国家钢结构工程技术研究中心、中国钢结构协会对外公开的会议新闻、行业公开技术研讨资料、权威建筑行业媒体公开报道进行原创梳理、科普化二次创作，未直接摘抄、转载官方原始文稿，仅面向钢结构行业从业者提供公益知识科普学习用途。

中文标题：《低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系》作者：周绪红，石宇，周天华，刘永健，周期石，狄谨，卢林枫发表期刊：《建筑科学与工程学报》发表信息：2005年 第02期被引/下载：被引388次，下载2359次（数据来源：中国知网摘要冷弯薄壁型钢构件具有重量轻、强度高、易于预制和量产、安装快、可回收利用等优点。在国外，随着木结构住宅的木材价格上涨，冷弯薄壁型钢结构住宅作为一种替代产品应运而生。该文详细介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成、材料、基本构件形式、一般构造、楼盖构造、墙体构造、屋盖构造、紧固件连接要求，以及该结构体系的保温隔热、隔声、防火与防护、防潮、管道与电线安装等具体构造措施。同时，文章还根据该体系的组成和构造，归纳和评述了其所具有的节能、节地、节材、环保，有利于住宅产业化，以及结构自重轻、施工周期短、综合效益好等一系列特点。文章指出，冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系适合中国国情，符合中国土地资源政策、环保政策和可持续发展战略，在中国具有广阔的应用前景。English AbstractCold-formed steel members have the advantages of light weight, high strength, easy prefabrication and mass production, fast installation, and recyclability. Abroad, as the price of timber for residential construction rose, cold-formed steel framing emerged as an alternative product. This paper introduces in detail the composition, materials, basic member shapes, general construction, steel floor framing, steel wall framing, steel roof framing, and requirements of fastening methods for low-rise residential buildings with cold-formed steel framing. The specific measures of heat and sound insulation, fire prevention, corrosion protection, moisture proof, and wiring and piping installation are also introduced. At the same time, according to the composition and construction of this building system, the paper summarizes and discusses a series of characteristics, including energy-saving, land and material conservation, environmental protection, easy industrialization, light weight, short construction cycle, and good synthetic benefit. The paper points out that the cold-formed steel framing system of low-rise residential buildings suits China's national situation, conforms with the policy of land resources, environmental protection and the strategy of sustainable development, so this building system has an extensive prospect in application in China.研究背景一、冷弯薄壁型钢结构住宅的起源与优势冷弯薄壁型钢由厚度为1.5～6毫米的钢板或带钢经冷加工（冷弯、冷压或冷拔）成型，截面各角顶处呈圆弧形。在国外，随着木结构住宅的木材价格上涨，冷弯薄壁型钢结构住宅作为一种替代产品应运而生。由于冷弯薄壁型钢结构住宅具有一系列优点，目前这种结构体系在国外已得到广泛应用。冷弯型钢构件具有重量轻、强度高、易于预制和量产、安装快、可回收利用等优点。冷弯型钢结构体系主要由墙体系统、楼盖系统和屋面系统组成，已在美国、澳大利亚和新西兰等国广泛应用。二、国内发展需求与技术背景在我国，随着建筑行业的发展，建设节能、节水、节地、环保已成为时代发展的趋势。冷弯薄壁型钢结构体系的引进和应用恰恰顺应了这种发展趋势。然而，当时我国冷弯型钢结构设计规范尚需完善。在此背景下，系统介绍冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成、构造和特点，对于推动该体系在中国的应用和发展具有重要意义。该文正是基于这一需求，对低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系进行了全面的阐述。研究内容该论文主要围绕低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系的以下几个方面展开：（一）结构体系的组成与材料文章详细介绍了冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成和所用材料。该体系主要由墙体系统、楼盖系统和屋面系统组成。所用材料为冷弯薄壁型钢，由厚度为1.5～6毫米的钢板或带钢经冷加工成型。（二）基本构件形式与一般构造文章介绍了该结构体系的基本构件形式和一般构造。冷弯薄壁型钢结构住宅采用冷弯薄壁型钢作为承重骨架，其构件截面形式多样，包括C形、U形等冷弯薄壁型钢截面。（三）各分体系构造详述文章分别对楼盖构造、墙体构造、屋盖构造进行了详细介绍。楼盖构造：介绍了冷弯薄壁型钢组合楼盖的构造做法，组合楼盖作为结构体系中主要的竖向承重和水平传力构件。墙体构造：介绍了冷弯薄壁型钢组合墙体的构造形式，包括墙架柱、墙面板等的布置与连接。屋盖构造：介绍了屋面系统的构造组成。（四）紧固件连接要求文章介绍了该结构体系的紧固件连接要求。冷弯薄壁型钢结构住宅的构件之间主要通过自攻螺钉、螺栓等紧固件进行连接，文章对连接方式和要求进行了说明。（五）建筑物理性能与防护措施文章详细介绍了该结构体系的保温隔热、隔声、防火与防护、防潮、管道与电线安装等具体构造措施。这些措施是保证钢结构住宅舒适性、安全性和耐久性的关键。保温隔热：介绍了墙体、楼盖和屋盖的保温隔热构造做法。隔声：介绍了楼盖和墙体的隔声构造措施。防火与防护：介绍了钢结构的防火保护做法和防腐措施。防潮：介绍了防潮层的设置和构造要求。管道与电线安装：介绍了设备管线和电气线路在钢结构住宅中的安装方式。（六）体系特点与应用前景文章根据冷弯薄壁型钢结构住宅体系的组成和构造，归纳和评述了该结构体系所具有的一系列特点：节能、节地、节材、环保：该体系符合国家节能减排和可持续发展的政策要求。有利于住宅产业化：该体系构件易于预制和量产，有利于实现住宅建设的工业化。结构自重轻：冷弯薄壁型钢结构自重轻，可减少基础造价。施工周期短：构件在工厂预制，现场安装速度快，可有效缩短施工周期。综合效益好：综合以上优势，该体系具有良好的经济和社会效益。文章最后指出，冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系适合中国国情，符合中国土地资源政策、环保政策和可持续发展战略，在中国具有广阔的应用前景。结论通过对低层冷弯薄壁型钢结构住宅体系的系统介绍与分析，可以得出以下主要结论：（1）冷弯薄壁型钢结构住宅体系具有显著的性能优势。 该体系具有结构自重轻、强度高、抗震性能好、施工速度快、工业化程度高等优点，是一种性能优良的住宅结构形式。（2）该体系符合国家可持续发展战略。 冷弯薄壁型钢结构住宅体系具有节能、节地、节材、环保等特点，符合中国的土地资源政策、环保政策和可持续发展战略。（3）该体系在中国具有广阔的应用前景。 冷弯薄壁型钢结构住宅结构体系适合中国国情，在中国具有广阔的应用前景。（4）该文为冷弯薄壁型钢结构住宅的设计与施工提供了全面的技术参考。 文章详细介绍了该体系的组成、材料、构件形式、构造措施和连接要求，为工程实践提供了系统的技术依据。（5）后续研究方向。 随着该体系在中国的推广应用，后续研究应进一步关注多层冷弯薄壁型钢结构住宅的抗震性能、组合楼盖和组合墙体的受力性能，以及相关设计规范和标准的完善

中文标题：《超高强度（fy>690 MPa）钢材钢结构研究进展》英文标题：Research Progress on Mechanical Properties of Ultra-High Strength （fy>690 MPa） Steel Structures作者：杨璐、郭玉莹、陈琳、尹飞发表期刊：《钢结构（中英文）》(STEEL CONSTRUCTION (Chinese & English))发表信息：2025年，第40卷第3期，第1-19页DOI：10.13206/j.gjgS24042201作者单位：北京工业大学城市与工程安全减灾教育部重点实验室北京建筑大学土木与交通工程学院基金项目：国家自然科学基金项目（51922001）摘要随着钢材生产技术和加工工艺的不断进步，目前可以生产名义屈服强度达到2000 MPa级的钢材。学界将屈服强度在460~690 MPa之间的结构钢材定义为高强度结构钢材，而屈服强度超过690 MPa的结构钢材则被归类为超高强度结构钢材（简称“超高强钢”）。超高强度钢材与普通强度钢材在生产工艺上的差异，使得二者的强度、延性、韧性、屈强比等力学性能均有明显差别。因此，超高强钢材材料性能的变化必然使超高强钢构件的力学性能不同于普通钢构件。然而，目前国内外对于超高强钢结构尚未有成熟的计算理论和设计方法，各国（地区）的主要钢结构设计规范均仅涵盖屈服强度不超过690 MPa的高强度钢材钢结构的设计，这在极大程度上限制了超高强钢结构的工程应用。超高强钢结构的合理设计方法既是工程界亟需解决的问题之一，也是进一步完善现行设计规范的一个重要研究课题。该文从材料、截面残余应力分布、构件、连接与节点、结构体系五个层面出发，系统总结了近年来国内外学者针对超高强度钢材钢结构的研究成果。主要内容涵盖：材料的静力拉伸力学性能、循环本构、韧性、抗火性能；截面残余应力分布规律；轴压构件、受弯构件和压弯构件的力学性能；焊接接头、螺栓接头、梁柱节点的力学性能；钢结构相关设计方法及结构力学性能等。文章还对超高强钢结构的进一步研究工作进行了展望，旨在为超高强钢材的计算方法和设计理论提供借鉴，推动其在工程领域的应用。English AbstractWith the advancement of steel production technology and processing techniques, steels with nominal yield strengths reaching 2000 MPa can now be manufactured. In the academic community, structural steels with yield strengths between 460 MPa and 690 MPa are defined as high-strength structural steels, while those with yield strengths exceeding 690 MPa are classified as ultra-high-strength structural steels (abbreviated as “ultra-high-strength steels”). The different production processes of ultra-high-strength steels compared to conventional strength steels result in significant differences in mechanical properties such as strength, ductility, toughness, and yield-to-tensile ratio. Consequently, the variations in material properties inevitably lead to mechanical behavior of ultra-high-strength steel members that differs from that of conventional steel members.However, mature calculation theories and design methods for ultra-high-strength steel structures are currently lacking both domestically and internationally. The main steel structure design codes in various countries (regions) only cover the design of high-strength steel structures with yield strengths not exceeding 690 MPa, which greatly limits the engineering applications of ultra-high-strength steel structures. The development of rational design methods for ultra-high-strength steel structures is both an urgent engineering need and an important research topic for further improving current design specifications.This paper systematically summarizes the research achievements of domestic and foreign scholars on ultra-high-strength steel structures from five aspects: materials, residual stress distribution of sections, members, connections and joints, and structural systems. The main contents include: static tensile mechanical properties, cyclic constitutive behavior, toughness, and fire resistance of materials; residual stress distribution of sections; mechanical properties of axial compression members, flexural members, and combined compression and bending members; mechanical properties of welded joints, bolted joints, and beam-column connections; and relevant design methods for steel structures and structural mechanical properties. The paper also provides prospects for further research on ultra-high-strength steel structures, aiming to provide a reference for calculation methods and design theories of ultra-high-strength steel materials and promote their applications in the engineering field.研究背景一、超高强度钢材的定义与分类钢材生产技术和加工工艺的进步大幅度提高了钢材的强度和加工性能。随着生产、加工工艺的发展，目前可以生产名义屈服强度达到2000 MPa级的钢材。在这一技术背景下，学术界对结构钢材的强度等级进行了明确划分：屈服强度在460~690 MPa之间的结构钢材定义为高强度结构钢材；而屈服强度超过690 MPa的结构钢材则被归类为超高强度结构钢材（简称“超高强钢”）。二、超高强度钢材与传统钢材的力学性能差异超高强度钢材与普通强度钢材的生产工艺不同，使得二者的强度、延性、韧性、屈强比等力学性能均有明显差别。具体而言，随着屈服强度的提高，高强度结构钢材的屈强比增大，断后伸长率减小。这些力学性能的变化必然使超高强钢构件的力学性能不同于普通钢构件。然而，目前国内外对于超高强钢结构尚未有成熟的计算理论和设计方法，各国（地区）的主要钢结构设计规范均仅涵盖屈服强度不超过690 MPa的高强度钢材钢结构的设计，这在极大程度上限制了超高强钢结构的工程应用。超高强钢结构的合理设计方法既是工程界亟需解决的问题之一，也是进一步完善现行设计规范的一个重要研究课题。三、规范缺失对工程应用的制约目前各国（地区）主要钢结构设计规范均未涵盖屈服强度超过690 MPa的超高强度结构钢材钢结构的设计，限制了超高强度结构钢材钢结构的工程应用。由于缺少相应规范条文，超高强钢在抗震设防地区的应用也受到限制。相较于普通强度钢材（如S355），S690钢材的屈服强度和承载力可提高至2倍左右。为了充分发挥I型截面承载力，进行塑性设计时，截面承载力可进一步增加1.15至1.20倍。超高强度钢材的应用可推动建筑行业的可持续发展和国家“双碳”目标的达成，其强度高、设计尺寸和自重小，在大跨、高耸和重载工程中具有良好的应用前景。但是超高强钢结构的力学性能较普通强度钢结构有明显差异，目前各国钢结构设计规范中没有针对超高强钢结构的设计方法。因此，超高强钢结构的合理设计方法既是工程界亟需解决的问题之一，也是进一步完善现行设计规范的一个重要研究课题。近年来，相关学者对超高强钢结构进行了广泛的研究。四、研究目的与思路在上述背景下，该文拟分别从材料、截面残余应力分布、构件、连接与节点、结构体系五个层面出发，对超高强钢的现有相关研究进行系统总结，以期对超高强钢结构的进一步研究提供建议及展望。研究内容该论文从五个层面系统总结了近年来国内外学者针对超高强度钢材钢结构的研究成果。（一）材料层面1.1 静力拉伸力学性能为保证钢结构及其构件具有足够的延性和塑性变形能力，多国钢结构规范对钢材的屈强比和断后伸长率给出了限值。目前各国（地区）主要钢结构设计规范均是针对屈服强度690 MPa级及以下的钢材。在此基础上，文章统计了国内各钢厂生产的高强度钢材及超高强度钢材的材性结果平均值，包括不同钢材等级、钢厂、厚度下的弹性模量、屈服强度、屈服平台末端应变等关键力学性能指标。1.2 循环本构超高强钢在地震等往复荷载作用下的循环本构关系是评估其抗震性能的重要基础。文章对超高强钢材在循环荷载作用下的应力-应变关系、滞回特性及硬化规律等方面的研究成果进行了总结。1.3 韧性韧性是衡量钢材抵抗断裂能力的重要指标。文章梳理了超高强钢材在不同温度、不同应力状态下的韧性研究成果，包括冲击韧性、断裂韧性等。1.4 抗火性能钢材在高温下的力学性能退化是钢结构抗火设计的核心问题。文章对超高强钢材在高温条件下的强度退化、蠕变特性及抗火设计方法等方面的研究进展进行了综述。（二）截面残余应力分布焊接是钢结构制作中最主要的连接方式之一，而焊接过程不可避免地在构件截面中产生残余应力。残余应力的存在会影响构件的稳定承载力和疲劳性能。文章对超高强钢材焊接截面的残余应力分布规律、影响因素及测试方法等方面的研究成果进行了总结。（三）构件层面3.1 轴压构件的力学性能文章系统总结了超高强钢轴压构件的整体稳定性能和局部稳定性能研究成果。在整体稳定性能方面，针对焊接工字形截面构件、箱形截面构件和圆管截面构件，国内外学者通过试验研究和数值模拟方法，对S960、Q620、Q690、Q800、Q890、Q1100等多种超高强钢材牌号的轴压构件进行了系统研究。主要结论包括：中国规范曲线对于S960焊接工字形截面轴压构件的设计过于保守；对于焊接工字形截面构件，强轴失稳应采用中国规范曲线a类，弱轴失稳构件中Q460~Q800钢采用b类曲线、Q890和Q960钢采用a类曲线；欧洲规范、美国规范和澳洲规范的设计方法对于超高强钢轴压构件的设计偏于保守；对于箱形截面构件，Q690、Q800按b类曲线进行设计，Q890和Q960按a类曲线进行设计；对于Q690钢材的焊接箱形截面宜采用欧洲和中国规范的曲线b，Q800和Q960钢材宜采用欧洲和中国规范曲线a。总体而言，在正则化长细比0.4~1.5范围内，随着钢材屈服强度的上升，截面的稳定系数随之增大；正则化长细比超过1.5后，钢材屈服强度对截面承载力影响不大。在局部稳定性能方面，研究涵盖了HSA800、S960、Q1100、S700、S900、S1100、S690、S770、Q1350等多种钢材牌号以及焊接工字形、焊接箱形、冷弯箱形、冷弯圆管、热轧箱形、冷弯角钢、冷弯槽钢等多种截面类型。主要研究发现包括：EN 1993-1-12、ANSI/AISC 360-16和AS 4100的板件宽厚比限值和设计公式适用于S960钢；规范中的板件屈服宽厚比限值对S700、S900和S1100冷弯箱形截面不适用，需要采用修正的设计方法；欧洲规范和美国规范的设计方法和截面分类都低估了S700钢圆管截面的局部稳定承载力；随着钢材屈服强度的提高，轴压构件的局部稳定性能会有所提高。研究还提出了适用于Q1100焊接工字形轴压构件局部屈曲截面抗压承载力计算的直接强度法，以及适合S900以上钢材局部屈曲承载力计算的新柱子曲线。3.2 受弯构件的力学性能文章对超高强钢受弯构件（梁）的弯曲承载性能、稳定性能及变形能力等方面的研究成果进行了总结。3.3 压弯构件的力学性能文章对超高强钢压弯构件在压弯组合受力状态下的承载性能、稳定性能及设计方法等方面的研究进展进行了综述。（四）连接与节点层面4.1 焊接接头焊接是钢结构中最基本的连接方式。文章对超高强钢材焊接接头的力学性能、焊接工艺、热影响区性能及焊接缺陷控制等方面的研究成果进行了总结。4.2 螺栓接头螺栓连接是钢结构装配化施工的重要连接方式。文章对超高强钢材螺栓连接的承压性能、抗滑移性能及设计方法等方面的研究进行了梳理，包括Q690高强钢T型连接极限变形能力、Q690D高强钢-12.9s超高强螺栓T型连接受力性能、超500MPa级高强钢承压型螺栓连接承载力等。4.3 梁柱节点梁柱节点是框架结构中的关键部位。文章对超高强钢框架梁柱节点的抗震性能进行了系统总结，包括Q690高强钢端板连接梁柱节点抗震性能试验研究、高强度钢材钢框架梁柱节点抗震性能试验研究、考虑节点域加强的Q690GJ高强钢梁柱节点抗震性能试验研究、基于微观断裂机理的高强钢框架梁柱节点抗震性能有限元分析、带“保险丝”连接板的焊接高强钢梁柱节点抗震性能试验研究等。（五）结构体系层面文章对超高强钢结构相关设计方法及结构力学性能等方面的研究成果进行了总结。这包括超高强钢框架结构的整体抗震性能、高层及超高层建筑中超高强钢结构的应用等。结论通过对超高强度（fy>690 MPa）钢材钢结构研究进展的系统综述，可以得出以下主要结论：（1）超高强度钢材具有显著的性能优势，但其力学性能（包括强度、延性、韧性、屈强比等）与普通强度钢材存在明显差别。随着屈服强度的提高，屈强比增大，断后伸长率减小。（2）现行设计规范的缺失是制约超高强钢结构工程应用的主要瓶颈。目前各国（地区）主要钢结构设计规范均仅涵盖屈服强度不超过690 MPa的高强度钢材钢结构的设计。超高强钢结构的合理设计方法既是工程界亟需解决的问题之一，也是进一步完善现行设计规范的一个重要研究课题。（3）在材料层面，超高强钢的静力拉伸力学性能、循环本构、韧性和抗火性能已取得较为丰富的研究成果，为进一步建立设计方法提供了基础数据。（4）在构件层面，超高强钢轴压构件的整体稳定性能和局部稳定性能研究最为充分。研究表明，随着钢材屈服强度的提高，轴压构件的稳定承载力和局部稳定性能均有所提高。现有规范的设计方法对于超高强钢构件普遍偏于保守，需要建立针对性的设计方法。（5）在连接与节点层面，超高强钢焊接接头、螺栓接头和梁柱节点的力学性能已有一定的研究基础，但抗震性能方面的研究仍需进一步深入。（6）在结构体系层面，超高强钢结构的设计方法和结构力学性能研究尚处于起步阶段，需要更多系统性的研究工作。（7）后续研究方向：建议在以下方面开展进一步研究：建立超高强钢结构的系统设计理论和计算方法；深化超高强钢结构在抗震设防地区的应用研究；完善超高强钢连接节点和结构体系的抗震性能研究；推动相关设计规范和标准的修订与完善。

中文标题：《模块化钢结构建筑体系应用与研究进展》英文标题：State-of-the-art on Application and Research of Modular Steel Construction作者：刘常振、黄杰、邓恩峰、邱明熠、张雷、孙钢柱发表期刊：《结构工程师》发表信息：2024年，第40卷第1期，第217-226页出版日期：2024年2月28日作者单位：中交建筑集团有限公司郑州大学水利与土木工程学院基金项目：国家自然科学基金（51908511）摘要模块化钢结构建筑是近年来建筑工业化发展的重要趋势，是一种高度集成的装配式建筑。模块化钢结构建筑由结构稳定的模块单元通过单元间节点拼装成整体，具有极高的工业化程度。已广泛应用于酒店、学生宿舍、公寓、医院等具有重复单元的建筑，在国外已经取得了长足的发展。国内的模块化建筑起步较晚，但随着我国对装配式建筑的大力支持，模块化建筑正在蓬勃发展。模块化钢结构建筑以其施工高效、绿色环保等优点，逐渐成为国家大力推广的新型装配式建筑体系。国内外的学者针对模块化钢结构建筑受力性能做了大量研究。然而，模块化钢结构建筑作为一种新型的装配式建筑形式，在结构特点、力学模型、计算假定和设计方法等方面与传统建筑存在较大差异。虽然目前已取得了一定的研究成果，但模块化钢结构建筑在运用推广时还在设计分析方法、计算参数取值和整体性能指标套用传统标准等方面面临挑战。该文从模块连接节点、模块单元抗侧力体系、模块柱受力性能、结构整体性能分析等方面，系统综述了近年来模块化钢结构建筑体系的应用与研究成果。结合现有模块化钢结构建筑相关规程和标准，给出了该领域的研究方向及未来发展趋势，为工程实践和科学研究提供了一定参考。English AbstractModular steel construction is an important trend in the development of building industrialization in recent years and represents a highly integrated form of prefabricated building. Modular steel buildings are assembled from structurally stable modular units through inter-module connections, featuring an extremely high degree of industrialization. They have been widely applied in buildings with repetitive units such as hotels, student dormitories, apartments, and hospitals, and have achieved significant development abroad. The domestic modular construction started relatively late, but with China's strong support for prefabricated buildings, modular construction is currently thriving.Modular steel construction, with its advantages of high construction efficiency and environmental protection, has gradually become a new type of prefabricated building system vigorously promoted by the state. Scholars both domestically and internationally have conducted extensive research on the mechanical performance of modular steel buildings. However, as a new form of prefabricated construction, modular steel buildings differ significantly from traditional buildings in terms of structural characteristics, mechanical models, calculation assumptions, and design methods. Although certain research achievements have been made, the promotion and application of modular steel buildings still face challenges in design analysis methods, selection of calculation parameters, and the application of traditional standards to overall performance indicators.This paper systematically reviews the application and research achievements of modular steel construction systems in recent years from the aspects of inter-module connections, lateral force resisting systems of modular units, mechanical properties of modular columns, and overall structural performance analysis. Combined with existing relevant regulations and standards for modular steel buildings, the paper identifies research directions and future development trends in this field, providing useful references for engineering practice and scientific research.研究背景一、模块化钢结构建筑的概念与优势模块化钢结构建筑是一种新型的装配式建筑形式，由结构稳定的模块单元通过单元间节点拼装成整体。模块单元在工厂内完成结构、围护、设备管线、室内装修等全部或大部分工作的预制与集成，运至施工现场后通过可靠的节点连接拼装成完整的建筑结构。这种建造方式将大量的现场作业转移至工厂完成，从根本上改变了传统建筑施工的组织模式。模块化钢结构建筑具有一系列突出的优势。施工速度快是模块化建筑最显著的特点——工厂预制与现场基础施工可以并行开展，现场仅需进行模块吊装和节点连接，大幅缩短了施工周期。质量可控——工厂化的生产环境使得模块的加工制作精度和质量一致性远高于传统的现场作业。绿色环保——模块化建造减少了施工现场的湿作业、建筑垃圾和噪声污染，符合绿色建造的发展方向。此外，模块化钢结构建筑还具有可拆卸重复利用的特点，模块单元在建筑使用寿命结束后可以拆卸并迁移至其他场地重新使用，具有显著的全生命周期环境效益。二、模块化钢结构建筑的应用现状模块化钢结构建筑已广泛应用于酒店、学生宿舍、公寓、医院等具有重复单元的建筑类型中。在国外，特别是在英国、美国、澳大利亚、日本和新加坡等国家，模块化建筑已经取得了长足的发展，形成了较为成熟的技术体系和产业链。英国学者Lawson等撰写的《Design in modular construction》是该领域的经典著作，系统阐述了模块化建筑的设计方法。国内的模块化建筑起步较晚，但随着我国对装配式建筑的大力支持以及“双碳”战略的推进，模块化建筑正在蓬勃发展。模块化钢结构建筑符合绿色建筑和建筑工业发展的需求，尤其适用于应急救灾建筑。在雄安新区等国家重点项目中，模块化钢结构建筑已得到示范应用。尽管如此，与发达国家相比，我国在模块化钢结构建筑的技术体系、标准规范和工程经验方面仍有较大的提升空间。三、模块化钢结构建筑面临的技术挑战模块化钢结构建筑作为一种新兴的结构形式，在受力机理、设计方法和分析理论上与传统建筑存在较大差异。传统钢结构设计中的计算假定、设计方法和整体性能指标能否直接套用于模块化结构，尚缺乏充分的理论依据和试验验证。具体而言，模块化钢结构建筑面临以下几方面的技术挑战：模块连接节点的力学性能是模块化结构区别于传统结构的关键所在——模块单元之间的连接节点不仅需要传递剪力、轴力和弯矩，还需要满足快速装配和可拆卸的要求；模块单元的刚度与承载力——模块单元在运输和吊装过程中的受力状态与使用阶段不同，需要综合考虑；模块柱的受力性能——模块化结构中柱子通常由多个模块的角柱叠合而成，形成“群柱”受力模式，其受力性能与单根柱子有本质区别；结构的整体稳定性——模块间连接的半刚性特性对结构的整体刚度和稳定性有显著影响，需要在设计中予以充分考虑。这些问题均需要系统深入的科学研究来支撑工程实践。四、综述的目的与意义在上述背景下，该文从模块连接节点、模块单元抗侧力体系、模块柱受力性能、结构整体性能分析等方面，系统综述了近年来模块化钢结构建筑体系的应用与研究成果。通过梳理已有研究的主要进展和关键问题，并结合现有模块化钢结构建筑相关规程和标准，给出该领域的研究方向及未来发展趋势，旨在为工程实践和科学研究提供系统性的参考。研究内容该综述论文从以下四个方面系统总结了近年来模块化钢结构建筑体系的应用与研究成果：（一）模块连接节点模块连接节点是模块化钢结构建筑的核心技术问题之一。模块间连接节点对于结构整体性能有显著影响，因此其设计至关重要。模块化钢结构建筑不同于传统钢结构建筑，前者具有“多梁”“多柱”的结构特征，节点构造更为复杂。文章从构件装配层面、模块化结构层面和模块化建筑层面三个层次综述了国内外模块化钢结构建筑连接节点的构造形式和研究现状。在构件装配层面，主要关注单个模块内部构件之间的连接；在模块化结构层面，聚焦于模块与模块之间的连接节点；在模块化建筑层面，则考虑模块与基础、模块与核心筒等其他结构单元之间的连接。在节点类型方面，国内外学者已提出了多种模块间连接方案，包括螺栓连接节点、焊接连接节点、插接式节点、自锁式节点等。Deng等对带盖板螺栓连接的单调和循环响应进行了系统研究；Chen等对模块化建筑内部节点进行了试验研究；Shi等提出了一种新型内套筒组合螺栓连接节点。文章对这些节点的受力机理、破坏模式、刚度特性、抗震性能等方面的研究成果进行了系统梳理。特别关注了节点刚度对结构整体性能的影响——Duan等的研究表明，模块间连接的转动刚度对高层模块化钢结构的受力性能有显著影响。（二）模块单元抗侧力体系模块单元的抗侧力体系是保证模块化钢结构建筑在风荷载和地震作用下安全性的关键。文章综述了模块单元在水平荷载作用下的受力性能和抗侧力机制。模块单元通常由四个角柱和四根边梁组成框架，墙板和楼板提供面内刚度和抗剪承载力。在水平荷载作用下，模块单元的侧向变形由框架的弯曲变形和墙板的剪切变形共同构成。文章总结了不同类型模块单元（如纯框架模块、带支撑模块、带墙板模块等）的抗侧刚度、承载力和耗能能力等方面的研究成果。此外，文章还讨论了模块单元之间的相互作用对整体结构抗侧性能的影响——当多个模块并排布置时，模块之间的协同工作效应可以显著提高整体结构的抗侧刚度。（三）模块柱受力性能模块化钢结构建筑中，竖向荷载通常由模块的角柱承担。当多个模块在竖向叠合时，角柱在楼层处通过连接节点相连，形成所谓的“群柱”受力模式。群柱的受力性能与单根柱子有本质区别——连接节点的半刚性特性使得群柱在竖向荷载作用下的轴力分布和稳定承载力不同于传统的连续柱。文章综述了模块柱在轴压、偏压及压弯等不同受力状态下的力学性能研究成果。重点讨论了以下问题：模块柱的计算长度如何取值；连接节点对柱子的转动约束如何影响其稳定承载力；群柱效应如何影响竖向荷载的分配。这些问题是模块化钢结构设计中亟需解决的基础性问题。（四）结构整体性能分析结构整体性能分析是连接构件研究与工程设计的桥梁。文章从结构整体受力性能、动力特性、抗震性能、抗连续倒塌性能等方面，综述了模块化钢结构建筑整体性能的研究进展。在整体受力性能方面，文章讨论了模块化钢结构建筑在竖向荷载和水平荷载共同作用下的内力分布规律和变形特征。在动力特性方面，综述了模块化结构的自振频率、阻尼比和振型特征等研究成果。在抗震性能方面，文章重点关注了模块间连接的半刚性特性对结构整体抗震性能的影响——节点刚度如何影响结构的层间位移角分布、塑性铰发展顺序和耗能机制。在抗连续倒塌性能方面，文章讨论了模块化结构在意外荷载作用下的荷载传递路径和冗余度。文章还指出了模块化钢结构建筑在设计分析方法、计算参数取值和整体性能指标方面套用传统标准所面临的问题。例如，传统抗震设计中的“强柱弱梁”准则在模块化结构中如何体现；模块间连接的半刚性特性如何在整体分析中合理考虑；结构的整体稳定性验算方法是否需要针对模块化结构进行专门调整等。这些问题需要在未来的研究中进一步深入探讨。结论通过对模块化钢结构建筑体系应用与研究成果的系统综述，可以得出以下主要结论：（1）模块化钢结构建筑是建筑工业化的重要发展方向。 模块化钢结构建筑以其施工高效、绿色环保、质量可控、可重复利用等突出优势，已成为国家大力推广的新型装配式建筑体系。已广泛应用于酒店、宿舍、公寓、医院等具有重复单元的建筑类型中。（2）模块连接节点是模块化钢结构建筑的核心技术问题。 模块间连接节点对结构整体性能有显著影响。国内外学者已从构件装配、模块化结构和模块化建筑三个层面，对多种类型的连接节点（螺栓连接、焊接连接、插接式、自锁式等）开展了大量研究工作。（3）模块柱的“群柱”受力模式是区别于传统钢结构的重要特征。 模块化结构中柱子由多个模块的角柱通过节点叠合而成。连接节点的半刚性特性使得群柱的计算长度、稳定承载力和轴力分布等问题需要专门研究。（4）模块化钢结构建筑的设计方法仍需进一步完善。 模块化钢结构建筑在结构特点、力学模型、计算假定和设计方法等方面与传统建筑存在较大差异。目前在设计分析方法、计算参数取值和整体性能指标套用传统标准等方面仍面临挑战。（5）后续研究方向建议。 结合现有模块化钢结构建筑相关规程和标准，建议在以下方向开展进一步研究：完善模块连接节点的力学模型和设计方法；建立适用于模块化结构的整体分析理论和设计方法；开展模块化钢结构建筑抗震性能和抗连续倒塌性能的系统研究；推动模块化钢结构建筑设计标准和施工规范的编制与完善。