Đổi mới công nghệ thúc đẩy chất lượng, thiết kế kết cấu thép dẫn đến xây dựng xanh

Trong những năm gần đây, ngành kết cấu thép của Trung Quốc đã đạt được sự phát triển nhảy vọt nhờ cả hướng dẫn chính sách và đổi mới công nghệ. Là mắt xích cốt lõi trong chuỗi công nghiệp, thiết kế kết cấu thép, dựa trên những đột phá công nghệ trong các kết cấu phức tạp có nhịp lớn{1}}, bảo vệ môi trường xanh, xây dựng thông minh và các lĩnh vực khác, đang dẫn dắt ngành xây dựng hướng tới sự phát triển bền vững và chất lượng cao. Vào năm 2025, khối lượng gia công kết cấu thép của Trung Quốc đã vượt quá 100 triệu tấn trong ba năm liên tiếp và việc hoàn thành thành công một loạt dự án lớn trong và ngoài nước đã chứng tỏ trình độ thiết kế kết cấu thép của Trung Quốc-hàng đầu thế giới.

Trong lĩnh vực dự án ở nước ngoài, sự đổi mới công nghệ và khả năng thích ứng bản địa của thiết kế kết cấu thép đã được kiểm chứng đầy đủ. Dự án Thành phố Đại học BRAC ở Bangladesh, một chuẩn mực cho các tòa nhà công cộng có kết cấu thép phức hợp có nhịp độ lớn-ở nước ngoài, có kết cấu chính bao gồm nhiều dạng phức tạp khác nhau như khung bê tông ống thép và kết cấu treo đúc hẫng lớn với tổng lượng thép tiêu thụ là 17.000 tấn. Lần đầu tiên trong lĩnh vực kết cấu thép-cao tầng ở nước ngoài, nhóm thiết kế của dự án đã áp dụng phương pháp hàn tấm thép S460ML tiêu chuẩn Châu Âu và xây dựng một kế hoạch quy trình hàn rãnh-rãnh nhỏ,-rãnh rộng. Thông qua các biện pháp thiết kế như hàn đối xứng không gián đoạn trong 24{11}}giờ của hai nhóm người-và kiểm soát nhiệt độ chính xác trong môi trường có nhiệt độ-và độ ẩm cao, nhóm đã đảm bảo rằng chất lượng mối hàn đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế. Trong khi đó, bằng cách tận dụng mô hình tham số kết hợp với công nghệ phân tích phần tử hữu hạn, thiết kế tối ưu hóa hiệu quả của các nút chính trong sàn chuyển đã đạt được, rút ​​ngắn đáng kể chu trình phê duyệt tài liệu, tiết kiệm chi phí dự án và nâng cao độ an toàn và độ tin cậy của kết cấu.

Tại các công trình lớn trong nước, thiết kế kết cấu thép liên tục vượt qua các giới hạn kỹ thuật và lập nhiều kỷ lục thế giới. Cầu vượt tuyến đầu tiên phía Đông Thành Đô-Cầu sông Giang Tây sử dụng hệ thống kết cấu cầu vòm dạng ống thép hình dạng đặc biệt-tiên phong trên thế giới. Nhóm thiết kế đã tiết lộ một cách có hệ thống các đặc điểm ứng suất cấu trúc thông qua phân tích số phần tử hữu hạn không gian có độ chính xác cao- và đề xuất một cách sáng tạo sơ đồ cấu trúc nút giao nhau cứng cáp. Được xác minh bằng-các thử nghiệm nút quy mô đầy đủ ở quy mô kỹ thuật, sơ đồ thiết kế đảm bảo hiệu quả khả năng chịu tải tĩnh và độ tin cậy về độ mỏi của kết cấu. Công nghệ tạo hình tích hợp ống bán nguyệt-được phát triển và quy trình hàn giao nhau-thấu thấu hoàn toàn đã đạt đến trình độ{10}}hàng đầu thế giới. Dự án Trung tâm Triển lãm Đô thị Tây An, tự hào với kỳ công thiết kế của một công xôn siêu dài 62-mét{15}}và một cây cầu nối nhịp lớn 150-mét, sử dụng hệ thống kết cấu giàn thép sàn tích hợp. Nó giải quyết vấn đề thoải mái khi rung của mái và sàn bằng cách lắp đặt các bộ giảm chấn khối lượng được điều chỉnh. Được xác minh bằng phân tích đàn hồi-dẻo dưới các trận động đất mạnh, kết cấu đáp ứng đầy đủ mục tiêu hoạt động “không bị sụp đổ dưới các trận động đất mạnh”.

Phát triển xanh và{0}}cacbon thấp đã trở thành định hướng cốt lõi của thiết kế kết cấu thép, thúc đẩy ngành xây dựng đạt được mục tiêu "cacbon kép". Tỷ lệ tái chế cực cao 98% đối với vật liệu kết cấu thép cao hơn nhiều so với vật liệu truyền thống như bê tông. Việc áp dụng quy trình sản xuất thép lò hồ quang điện có thể tiết kiệm 60% năng lượng và giảm 80% lượng khí thải carbon dioxide. Trong giai đoạn thiết kế, việc ứng dụng toàn diện công nghệ BIM cho phép quản lý và điều khiển kỹ thuật số trong toàn bộ vòng đời của tòa nhà, giảm lãng phí vật liệu khoảng 30%. Thiết kế mô-đun cải thiện đáng kể tỷ lệ chế tạo sẵn các bộ phận trong nhà máy, giảm 80% hoạt động tại công trường và giảm thiểu ô nhiễm bụi và tiếng ồn khi xây dựng một cách hiệu quả. Năm 2025, năm bộ và ủy ban bao gồm Bộ Công nghiệp và Công nghệ thông tin đã cùng ban hành "Kế hoạch công tác tăng trưởng ổn định ngành thép (2025-2026)", trong đó thúc đẩy rõ ràng việc áp dụng kết cấu thép trong các tòa nhà dân cư, công trình công cộng và các lĩnh vực khác, cung cấp hỗ trợ chính sách cho việc thực hiện các khái niệm thiết kế xanh.

Sự cải tiến liên tục của hệ sinh thái đổi mới công nghiệp đã tạo động lực bền vững cho thiết kế kết cấu thép. Năm 2025, 118 dự án đã giành được Giải thưởng Khoa học và Công nghệ của Hiệp hội Kết cấu Thép Trung Quốc, bao gồm lý thuyết thiết kế, công nghệ xây dựng và các lĩnh vực khác. “Thợ lắp ráp kết cấu thép” được phê duyệt là nghề mới cấp quốc gia, sẽ chuẩn hóa hơn nữa các tiêu chuẩn kết nối giữa thiết kế và thi công. Học viện Kỹ thuật Trung Quốc đã triển khai một nghiên cứu chiến lược về sự phát triển-chất lượng cao của ngành kết cấu thép, tập hợp các nguồn lực chuyên gia hàng đầu để cung cấp các giải pháp có hệ thống cho những đột phá công nghệ và nâng cấp công nghiệp trong lĩnh vực thiết kế. Về hợp tác quốc tế, Trung Quốc đã tham gia sâu vào các cuộc trao đổi công nghệ kết cấu thép toàn cầu và nhiều thành tựu thiết kế của nước này đã được các đối tác quốc tế đánh giá cao, tạo điều kiện thuận lợi cho việc quảng bá toàn cầu các tiêu chuẩn và công nghệ của Trung Quốc.

Các chuyên gia trong ngành nhận định, trong tương lai, thiết kế kết cấu thép sẽ tiếp tục hướng tới sự thông minh, xanh hóa và hiệu quả cao. Với sự-tích hợp sâu các công nghệ như in 3D và bản sao kỹ thuật số, cũng như nghiên cứu và ứng dụng các vật liệu mới như sản xuất thép dựa trên hydro-và thép chịu được thời tiết-, toàn bộ-lượng khí thải carbon trong vòng đời của các tòa nhà kết cấu thép sẽ giảm hơn nữa. Được thúc đẩy bởi cả sự hỗ trợ về chính sách và nhu cầu thị trường, thiết kế kết cấu thép sẽ tiếp tục đóng vai trò chủ đạo cốt lõi, mang lại sự đảm bảo vững chắc cho sự phát triển-chất lượng cao của ngành xây dựng và đạt được các mục tiêu "cacbon kép".