【導(dǎo)讀】HUiWei-jun1，DONGHan1，WENGYu-ging2，CHENSi-lian1，WANGMao-giu1

　　

【正文】 其次是鍛鐵制的受拉構(gòu)件與鑄鐵制的受壓構(gòu)件受熱后通過鉚釘連接工藝的發(fā)展。 十九世紀五六十年代， Bessemer 與 SiemensMartin 工藝的發(fā)展使鋼材的生產(chǎn)能滿足結(jié) 構(gòu)的需求。鋼的受拉強度與受壓強度都好于鐵。這種新型的金屬常被有想象力的工程師所利用，尤其倍受那些參與過英國、歐洲以及美國的道橋建設(shè)的工程師的喜愛。 其中一個很好的例子就是 Eads 大橋（ 18671874）（也被稱為路易斯洲大橋）。在這座大橋中，每隔 500 英尺（ 米）設(shè)有由鋼管加強肋形成的拱 橋英國的 Firth of Forth ，長度為 350 英尺（ 107）米。這些懸索橋設(shè)有管件支撐直徑大約為 12 英尺（ 米）大橋以及其他結(jié)構(gòu)在引導(dǎo)鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，規(guī)范的實施，許用應(yīng)力的設(shè)計方面起 到了很重要的作用。 1907 年 Quebec 懸索大橋的偶然破壞揭露了二十世紀初期由于缺乏足夠的理論知識，甚至是缺乏足夠的理論研究的基礎(chǔ)知識，而導(dǎo)致在應(yīng)力分析方面出現(xiàn)了很多的不足。但是，這樣的損壞卻很 少出現(xiàn)在金屬骨架的辦公大樓中。因為盡管在缺乏縝密的分析的情況下 這些建筑也表現(xiàn)出了很高的實用性。在上個世紀中葉，沒有經(jīng)過任何特殊合金強化、硬化過的普通碳素鋼已經(jīng)被廣泛地使用了。 在 1889 年巴黎召開的世界博覽會上，金屬結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出了在超高層建筑運用上的內(nèi)在潛力。在這次會上，法國著名的橋梁設(shè)計師埃非爾展示了他的杰作 300 米高的露天開挖的鐵塔。無論是它的高度（比著名的金字塔的兩倍還高），架設(shè)的速度 人數(shù)不多的工作人員僅用幾個月的時間就完成了整個工程任務(wù)，還是很低的工程造價都使它脫穎而出。 首批摩天大廈：在剛結(jié)構(gòu)發(fā)展的同時，美國的另一個是也蓬勃的發(fā)展起來了。18841885 年，芝加哥的工程師 Le Baron Jennny 設(shè)計了家庭保險公司大廈。這座大 廈也是金屬結(jié)構(gòu)的，有十層高。大廈的梁是鋼制的，而柱是鑄鐵所制。 鑄鐵制的過梁支撐著窗洞口上方的砌體，同時也需要鑄鐵制的柱支撐著 實心砌體的天井與界墻提供抵抗風載的側(cè)向支撐。 用 不到十年的功夫，芝加哥和紐約已經(jīng)有超過 30 座辦公大樓是利用這種結(jié)構(gòu)。鋼材在這些結(jié)構(gòu)中起了非常大的作用。這種結(jié)構(gòu)利用鉚釘把梁與柱連接在一起。有時為了抵抗風荷載還是在豎向構(gòu)件和橫向構(gòu)件的連接點出貼覆上節(jié)點板來加固結(jié)構(gòu)。此外，輕型的玻璃幕墻結(jié)構(gòu)代替了老式的重質(zhì)砌體結(jié)構(gòu)。 盡管幾十年來之中建筑形式主要是在美國發(fā)展的，但是 它卻影響著全世界鋼材工業(yè)的發(fā)展。十九世紀的最后幾年，基本結(jié)構(gòu)形狀工字型鋼的厚度已經(jīng)達到 20 英寸 ， （ 米）非對稱的 Z 字型鋼和 T 型鋼可以與有一定寬度和厚度的板相聯(lián)結(jié)，使得構(gòu)件具體符合要求的尺寸和強度。 1885 年最重的型鋼通過熱軋生產(chǎn)出來，每英寸不到 100 磅（ 45 千克）。到二十世紀六十年代這個數(shù)字已經(jīng)達到每英寸 700 磅（ 320 千克）。 緊隨著鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展， 1988 年第一部電梯問世了。安全載客電梯誕生，以及安全經(jīng)濟的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計方法的發(fā)展促使建筑高度迅猛增加。 1902 年在紐 約建造的高 286 英寸（ 米）的 Flatiron 大廈不斷地被后來的建筑所超越。這些建筑分別是高 375 英尺（ 115 米） ，的時代大廈（ 1904）（后來改名為聯(lián)合化工制品大廈）。 1908 年在華爾街建造的高 468 英尺（ 143 米）的城市投資公司大廈，高 612 英尺（ 187 米）的星爾大廈，以及 700 英尺（ 214 米）的都市塔和 780 英尺高（ 232 米）的 Woll worth 大廈。 房 屋高度與高寬比的不斷增加也帶來了許多的問題。為了控制道路的阻塞 要對建 筑的縮進設(shè)計進行限定。側(cè)向 的 支撐的設(shè)置也是其中一項技術(shù)問題，例如 埃非爾鐵塔所采用的對角支撐 的 體系對于要靠太陽光來照明的辦公大廈就不 用了。而只有考慮到具體的單獨梁與單獨柱的抗彎能力以及梁柱相交處的剛度的框架設(shè)計才是可靠的。隨著現(xiàn)代內(nèi)部采光體系的不斷發(fā)展，抵抗風荷載的對角支撐又重新 的 被利用起來了。芝加哥的 John Hancock 中心就是一個很顯著的例子。外部的對角支撐成為此結(jié)構(gòu)立面的一個很顯眼的部分。 第一次世界大戰(zhàn)暫時中斷了所謂摩天大廈（當時這個詞并沒有確定）的蓬 帝國大廈 勃發(fā)展，但是二十世紀二十年代又恢復(fù)了這一趨勢。 1931 年建造的帝國大廈把詞潮流推向了頂峰。 102 層高 1250 英尺（ 381 米）的帝國大廈在后來的 40 年一直保持著世界最高的地位。它的建造速度充分證明了這種新的結(jié)構(gòu)形式已經(jīng)被當時的技術(shù)所掌握。 此 次項工程所需要的梁 是由用精密儀器控制的駁船和卡車負責運輸?shù)?。是? Bayonne 海灣對岸的軍械庫所提供的。 共 由九架起重機將這些梁提升到指定的位置。由工業(yè)軌道裝置把鋼材和其他材料移到每一層上去。先是螺栓連接緊接著鉚釘連接，最后是裝修，整個工程的最終完成只 用了一年零 45 天。 二十世紀三十年代席卷全世界的大蕭條以及第而次世界大戰(zhàn)使鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展又一次受到了阻礙。但是與此同時，焊接代替了鉚釘連接則是一個很重要的發(fā)展。 十九世紀末，利用焊接把各個鋼零件相連接已取得了很好的成績，并在第一次世界大戰(zhàn)中被運用于救生船的修理。但直到第二次世界大戰(zhàn)后才用于建筑結(jié)構(gòu)中。同時在連接領(lǐng)域中又一進步就是高強螺栓代替了鉚釘。 二戰(zhàn)結(jié)束后，歐洲，美國，日本等國都擴大了對在不定應(yīng)力（包括超過屈服點的情況）作用下各種結(jié)構(gòu)鋼的性質(zhì)的研究，并進行了更為精確、系統(tǒng)的分析。此后，許多國家采用了一些 更為自由靈活的設(shè)計規(guī)范和更為理想化的彈性設(shè)計規(guī)范。計算機在工程上的運用代替了冗長的手工計算，從而更加促進了鋼結(jié)構(gòu)的發(fā)展，并大大的減低了造價 。 參考文獻 [1] Abaqus Version Online Documentation, 2021. Abaqus Inc. [2] Apostol, M., Vuoristo, T., Kuokkala, ., 2021. High temperature high strain rate testing with a pressive SHPB. J. Phys. IV 110, 459–464. [3] Brethenoux, G., Bourgain, E., Pierson, G., Jallon, M., Secordel, P., 1996. Cold forming processes: some examples of predictions and design optimization using numerical simulations. J. Mater. Proc. Technol. 60, 555–562. 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