在建筑領域，鋼材發(fā)揮著巨大作用。日本的鋼骨結構動工面積占總使用面積的30%-40%左右，遠遠超過其他國家鋼骨結構所占比例。鋼結構不僅被應用于大型項目中，5層以下的低層建筑物按開工的使用面積計算，已超過總體的90%。在橋梁領域，如果沒有鋼材的發(fā)展，就無法建成如東京門戶大橋這種特殊的鋼橋。提供可確保鋼骨品質和抗震性能的鋼材，是建設安全、放心的社區(qū)不可或缺的因素。本文將對日本建筑用鋼及鋼骨結構的演變及其相關環(huán)境背景進行介紹。

以1868年建設“鐵橋”為開端，鋼結構已經(jīng)成為軌道等基礎設施中不可缺少的存在。各地誕生了眾多的鋼鐵廠，鋼鐵技術逐步推廣。隨著戰(zhàn)后日本復興開始，對鋼鐵的需求迅速擴大。在經(jīng)濟高速增長、東京奧運會等日本國內發(fā)展勢頭強勁的背景下，相繼建成了東京塔、首都高速公路、琵琶湖大橋等***建筑物。

建筑鋼材也根據(jù)不同的用途，出現(xiàn)了各種新品種。從1955年出現(xiàn)輕型型鋼開始，相繼開發(fā)出了如輥壓H型鋼（1961年）、超厚H型鋼（1964年）、冷成型方鋼管（1969年）等，目前被普遍采用的建筑用鋼的基礎鋼種，基本上都產(chǎn)生于這一時期。

這些建筑用鋼投入應用后，不僅增加了建筑物的跨度，提高了空間的自由度，還便利了未來的設計變更，而工廠制作使現(xiàn)場施工量減少，從而縮短建設工期。

鋼結構本身具有較強的抗震性能，在此基礎上，受1978年宮城縣近海地震的啟示，開始實施新的抗震設計法，進一步發(fā)揮出建筑用鋼的作用。隨后，在基于土地神話的***期，各地相繼竣工了大量高層建筑。1990年的鋼骨加工量達到1200萬噸以上，迎來了***高峰，鋼材領域也迅速開始著手提高抗震性的研究。當時，各種符合新抗震設計法要求的鋼材被開發(fā)出來。不會損壞的主體結構與高強度的設計理念結合而開發(fā)出的鋼材包括SN鋼材、建筑結構用冷成型方鋼管（Column、BCR、BCP等）、高強鋼（590MPa）、TMCP鋼、建筑結構用低屈服點鋼等。

SN鋼材作為可吸收地震能量的建筑結構用鋼材，同時還兼?zhèn)淞己煤附有缘膬?yōu)勢，被收錄于1994年頒布的建筑結構專用的JIS標準中。

作為鋼骨結構柱材普及的大口徑方鋼管（Column）也具有抗震性。BCR （輥壓成形） 和BCP （沖壓成形）均與SN鋼材具有相同的品質，并獲得了國土交通省的認證。作為建筑鋼骨的柱材使用時，規(guī)定其品質需相當于SN鋼材的B種。BCP還有相當于C種的標準，在梁柱接合部位采用內隔板的形式用于柱體。

在高度經(jīng)濟成長期和***期，在鋼骨結構普及的同時，不僅對抗震性，而且對加工便利性、施工性等方面提出了要求。590MPa鋼為高強鋼的一種，可實現(xiàn)鋼材減重和CO2排放量降低，且與SN鋼材同樣具有80%屈強比上限，可確保部件的塑性變形能力。無論板厚如何，強度一定，通過將碳當量控制在低位，可確保較高的焊接性。建筑結構用低屈服點鋼用于使地震能量集中在制振結構中。與普通鋼材相比，590MPa鋼屈服點低且波動小，延展性能突出。由于具有這些特性，590MPa鋼適用于滯后減震。外部尺寸固定型H型鋼可應對高層大廈、大型橋梁（如明石大橋等）等多種設計手法。

1995年發(fā)生了阪神淡路大地震。通過從地震中汲取的教訓和積累的鋼結構相關知識，開發(fā)了面向未來的新技術?；仡欄嫔翊蟮卣鸢l(fā)現(xiàn)，鋼結構建筑也有受損的情況。大致上印證了1981年制訂的新抗震設計法的正確性，同時發(fā)現(xiàn)了由于焊接問題導致的接合部位的損壞問題。受此啟發(fā)，在2000年建筑基準法的修訂中，追加規(guī)定了接頭和榫接部位的構成方法。

在金融危機后的2009財年，鋼骨的需求降至峰值（1990年）的1/3，為400萬噸/年，大量企業(yè)從鋼骨事業(yè)中退出。近年來，不僅從事抗震技術的人員減少，隨著需求見頂，從事建筑業(yè)的人員也有減少的趨勢。但在提高抗震性、工程省力化、短工期、結構建筑長壽化、基礎設施強化、減排CO2等方面均存在著需求。鋼鐵生產(chǎn)及二次加工企業(yè)相繼開發(fā)了與鋼材自身條件相對應的施工方法。

2011年發(fā)生的日本大地震中，地震及其引發(fā)的海嘯都造成了損失。根據(jù)日本鋼鐵聯(lián)盟的統(tǒng)計，鋼鐵結構的建筑盡管由于地震產(chǎn)生了加固筋等材料的壓曲、斷裂以及與RC結構連接部位的損壞，但梁柱等主要結構部件未受到大的破壞。同時注意到了體育館、劇場的屋頂、外裝修材料等非結構性部件的損壞。針對這類損壞，目前正在推進防止屋頂材料落下的技術基準的制定。以東日本大地震為契機，地震長期存在這一問題意識得以推廣。

另一方面，盡管有報告稱在海嘯中鋼結構建筑也和其他材料同樣出現(xiàn)了位移、沖毀、翻倒等損壞形態(tài)，但更多報告表明，當海嘯襲來時，外裝材料破損、沖毀后，作為結構體的鋼骨結構保存下來。以此為根據(jù)，確定海嘯避難場所指定原則并進行進一步研討。

在強大的自然面前，“如何把損失降到***低”的重要性正在加強。日本鋼鐵聯(lián)盟提出了關于新結構系統(tǒng)、巨大海嘯應對策略、鋼結構防災點建筑、長壽建筑、采用高強鋼降低鋼材重量以及減排CO2等各種思路。

1）新結構系統(tǒng)是通過使用強度為傳統(tǒng)鋼2倍的鋼材“H-SA700”和制振結構，避免部件的塑性化。據(jù)稱，即使發(fā)生7級以上的大地震，主體結構部位也可無損傷，可確保人身安全和震后各項業(yè)務的繼續(xù)開展。

2）巨大海嘯應對策略包括采用高強鋼增設加固街區(qū)、建設海嘯避難塔，實現(xiàn)柱材直徑的***小化和減少柱材根數(shù)等。海嘯避難塔是由方鋼管柱和H型鋼組成的輕量化、抗震、抗海嘯結構。

3）鋼結構防災點建筑是采用超過預想海嘯強度的獨立支柱（Piloti）結構，避免海嘯破壞力的建筑。Piloti柱采用具有高屈服強度、高剛性的混凝土填充鋼管（CFT）結構，上部為采用控制壓曲拉條的制振結構。抗震性好的鋼結構可實現(xiàn)輕量化，結合Piloti結構，能夠降低地震的影響。

人類生活和社會的變化都會導致對鋼結構要求的變化，可實現(xiàn)大空間的鋼結構的應用正在擴大。在建筑行業(yè)人力短缺的背景下，鋼結構施工方面也出現(xiàn)了新的動向。如通過實現(xiàn)鋼骨材料的標準化而縮短工期的系統(tǒng)化建筑近來發(fā)展迅速，由于可比現(xiàn)有的施工方法實現(xiàn)省力化而獲得青睞。

在地震大國日本歷經(jīng)多次災害而造就了日本先進的鋼結構技術。為了避免海嘯、地震、臺風等造成的災害重演，這項技術有必要在世界范圍內普及。而作為構成建筑物的建筑用鋼，起著重要的支撐作用。

另外，在熊本地震中又出現(xiàn)了新的課題，當時發(fā)生了地震和余震均為7級以上大震，因此如何應對數(shù)次大幅度震動，將是今后鋼結構領域要面臨的課題。