含镍不锈钢钢筋正越来越多地被用于确保桥梁、立交桥和隧道等基础设施能够经受时间的考验，即使在最恶劣的环境中也是如此。不锈钢自一百多年前发明以来就一直被用于建筑领域。不锈钢产品外观美观、耐腐蚀、维护需求低，并具有良好的强度、韧性和疲劳性能。不锈钢易于加工制造，且在使用寿命结束时完全可回收。它们是位于挑战性环境中应用的首选材料，包括工业加工设施、沿海地区或接触除冰盐的建筑和结构。不锈钢的高延展性是其抵抗地震荷载的有用特性。奥氏体和双相不锈钢的典型应用包括：

水处理厂、纸浆和造纸制造、核能、生物质能、化工、制药以及食品和饮料行业中的梁、柱、平台和支撑桥梁中的主梁和柱、销钉、护栏、栏杆、电缆护套和伸缩缝海堤、码头和其他沿海结构混凝土结构中的钢筋幕墙、屋顶、雨篷、隧道衬砌幕墙、砖石结构、隧道衬砌等的支撑系统安全护栏、扶手、街道设施木材、石材、砖石或岩石中的紧固件和锚固系统游泳池建筑中的结构构件和紧固件（由于应力腐蚀开裂的风险，游泳池环境中的结构构件应采取特殊预防措施）防爆和抗冲击结构，如安全墙、大门或路桩海上平台的防火防爆墙、电缆梯和走道结构应用

简介

不锈钢是一种高度通用的材料，具有一系列独特的性能，可用于结构（承重）应用。奥氏体和双相不锈钢等级的板材、型材、棒材和管材产品广泛可得。一系列热轧或焊接结构型材（I型钢、角钢、槽钢、T型钢、空心型材）以标准奥氏体材料库存。双相不锈钢通常需要特殊订购。其他结构型材可通过冷成型、挤压或激光熔融生产。各种不锈钢螺栓、螺钉和其他类型的紧固件均可获得。

基础设施

不锈钢在基础设施中的结构应用包括人行桥、公路桥和铁路桥中的承重构件（大梁、拱、拉杆等）以及隧道（衬砌支撑框架、维护走道、照明和标志支撑）。不锈钢还广泛用于街道设施（护栏、扶手）以及地铁站入口结构。

建筑在商业建筑和结构外墙中，不锈钢结构构件是支撑玻璃幕墙以及雨篷支撑、阳台和其他需要耐腐蚀性和强度以减少维护需求的应用的热门选择。不锈钢是紧固木材、石材和砖石、锚固系统和支撑角的理想材料。这些连接通常难以接近或难以更换。此外，木材和砖石对其他金属具有固有的腐蚀性，并可能随着时间的推移吸收水分和腐蚀性化学物质。在游泳池中，不锈钢既用于建筑应用也用于结构应用，如池壁衬里、扶手、梯子、结构构件、紧固件、家具、跳水结构、装饰物品以及水处理和通风系统。然而，由于应力腐蚀开裂的风险，需要对游泳池环境中含有高残余应力的不锈钢结构构件采取特殊预防措施。

工业结构

不锈钢用于防爆和抗冲击结构，如防爆和安全墙、大门、安全护栏和路桩。这是因为由于其优异的延展性（特别是奥氏体等级）和应变硬化特性，它可以吸收相当大的冲击而不会断裂。这种高延展性是抵抗地震荷载所需的有用特性。

不锈钢越来越多地用于水处理、纸浆和造纸、核能、生物质能、化工、制药和食品饮料行业的工业结构。工业结构应用包括平台、护栏/大门和设备支撑。

等级选择

结构中使用的等级

绝大多数结构不锈钢应用使用奥氏体或双相不锈钢。奥氏体不锈钢提供耐腐蚀性、成型和加工性能与约220 MPa（32 ksi）设计强度的出色组合。它们含有约10%的镍。基本铬镍奥氏体等级S30400/S30403适用于农村、城市和轻工业场所。铬镍钼奥氏体等级S31600/31603是合金化程度更高的等级，在海洋和工业场所表现良好。双相不锈钢，如S32205等级，具有约450 MPa（65 ksi）的高强度、良好的耐磨性和优异的抗应力腐蚀开裂性能。它被称为"双相"是因为它具有由铁素体和奥氏体不锈钢晶粒组成的两相微观结构，含有约5%的镍。此外，较新的经济型双相等级提供高强度与低合金化化学成分的组合，使其成本更低。经济型双相等级的例子有S32101和S32304。镍含量约为2-4%。铁素体不锈钢偶尔用于结构应用，通常用于3毫米及以下厚度。它们通常含有很少或不含镍添加剂。

材料和产品规格

规定不锈钢扁材和长材化学成分和力学性能的欧洲和美国标准包括： EN 10088：不锈钢《建筑用不锈钢扁材产品——EN 100884中的等级说明》 ASTM A240/240M：压力容器和一般应用用铬和铬镍不锈钢板、薄板和带材的标准规格 ASTM A276：不锈钢棒材和型材的标准规格不锈钢螺栓规格包括： EN ISO 3506：耐腐蚀不锈钢紧固件的力学性能 ASTM F593：不锈钢螺栓、六角头螺钉和螺柱的标准规格 ASTM A1082/1082M：特殊用途高强度沉淀硬化和双相不锈钢螺栓连接的标准规格

选择正确的等级

重要的是所选不锈钢适合预期的使用环境，因为成本通常随耐腐蚀性而增加。在不同环境中为结构应用选择正确不锈钢等级的程序可在欧洲规范3：第1.4部分（EN 199314）中找到，这是结构不锈钢的欧洲设计标准。环境严重程度基于对氯化物（来自海水或除冰盐）和二氧化硫暴露风险的评估确定。清洁制度，包括结构是否暴露于雨水冲刷，也被考虑在内。选择程序在《SCI结构不锈钢设计手册（第4版）》（2017年出版）中有完整解释和示例。其他重要考虑因素包括等级/产品可用性、表面光洁度要求和连接方法。

结构应用中不锈钢的性能

应力应变行为

不锈钢的应力应变行为与碳钢不同。碳钢通常表现出线性弹性行为直至屈服应力，在遇到应变硬化之前有一个平台，而不锈钢具有更圆滑的响应，没有明确定义的屈服应力。不锈钢的屈服和加工硬化特性意味着传统的碳钢设计规则不适用。奥氏体等级的"屈服"强度约为200240 MPa（2935 ksi），双相等级为400530 MPa（5877 ksi)。不锈钢的弹性模量与碳钢非常相似；用于结构应用的不锈钢类型通常使用约200×10³ N/mm²的值。不锈钢可以吸收相当大的冲击而不会断裂，这得益于其优异的延展性（特别是奥氏体等级）和应变硬化特性。

高温性能

不锈钢的不同成分意味着与碳钢相比具有不同的热性能。奥氏体不锈钢的热膨胀系数比碳钢高约30%，而双相不锈钢的值仅高约10%。奥氏体和双相不锈钢的热导率约为碳钢的30%。奥氏体不锈钢在约550ºC以上的温度下比碳钢表现出更好的强度保持性，在所有温度下都表现出更好的刚度保持性。因此，不锈钢柱比同等碳钢构件能更长时间保持其承载能力。

低温性能

奥氏体不锈钢广泛用于液氦温度（269°C）的低温服务，因为它们即使在如此低的温度下也不会表现出从韧性到脆性断裂的转变。

疲劳

奥氏体和双相不锈钢的抗疲劳性被认为至少与碳钢相当；这就是为什么估计结构疲劳强度的指导适用于碳钢。

可持续性

虽然不锈钢的初始成本高于碳钢，但耐腐蚀涂层、减少检查频率、维护、停机时间和更换成本的节省可以远远超过较高的初始材料成本。长使用寿命的益处对桥梁结构特别有价值，桥梁结构通常设计寿命为70-100年。不锈钢100%可回收，可以无限期地回收成新的高质量不锈钢。

设计、制造和安装

结构设计

不锈钢的屈服和加工硬化特性意味着基于观察弹性变形极限的传统碳钢设计规则并不全部适用。需要对易发生局部或整体屈曲的梁和柱采用不同的设计规则。重载梁的挠度将大于同等碳钢梁。以下设计标准可用：欧洲规范3：第1.4部分（EN 199314）钢结构设计：第1.4部分：一般规则——不锈钢的补充规则（主要针对欧洲市场）。该设计标准涵盖焊接、热轧和冷弯型材。它补充、修改或取代碳钢的等效欧洲规范条款。《SCI结构不锈钢设计手册》为设计师提供了一份单一指导文件，其中包含设计结构不锈钢所需的几乎所有内容。 AISC设计指南27：结构不锈钢（主要针对美国市场）。该指南与AISC 360《结构钢建筑规范》一致，涵盖热轧和焊接结构型材。指南介绍见此处：《现代钢结构建筑》文章：不锈钢新指南 冷弯不锈钢结构构件设计规范（SEI/ASCE 802）（主要针对美国市场）。该标准涵盖冷弯不锈钢型材的设计。 AS/NZS 4673:2001：冷弯不锈钢结构（针对澳大利亚和新西兰市场）。该标准涵盖冷弯不锈钢型材的设计。