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理大学者研究捕捉先机,助力国产高强钢走向全球

日期:2023/6/20 9:09:17 阅读:851

理大国家钢结构工程技术研究中心(香港分中心)主任钟国辉教授日前荣获第三届“全国创新争先奖个人奖”也是全港唯一的获奖者。该奖项每三年评选一次,每次表彰不超过300名科技工作者,重要性仅次于国家科技奖人才大奖。据悉,钟国辉教授潜心研究高强钢应用超过12年,通过无数实验验证和数据,在基础研究的支持下,高强钢实际应用效果首次在香港大型基建获得了肯定。他亦在香港唯一在建筑推动技术创新和工程应用的研究中心——中国国家钢结构工程技术研究中心(香港分中心)担任主任,向海外展示中国钢材的高效应用,并与中国钢结构建造业共同参与国际工程和管理惯例设计的专案。


钟国辉教授



创新成果厚积薄发

钟国辉教授在推动国产钢材的应用和国际化方面提出了战略思考,为国产高强钢建立了大量验证和应用研究。他以研究钢铁安身立命,亦独具慧眼,他洞悉建造材料面临转折点,而高强钢在建筑具备应用潜力。他表示,虽然香港没有钢铁的生产,但在基建和学术研究方面首屈一指,这种高水平研究下建立的标准和应用守规,为基建大规模的应用树立典范,引领全球风气之先,外加香港地位得天独厚,钟国辉教授对香港在推动高强钢应用方面的作用深信不疑。“我的工作是推动高强钢的创新应用。中国钢铁业要走向全球,必定是靠创新方案和应用,助力全球碳中和。”


2021年,中国占全球钢材生产超过5成,每年产钢超过10亿吨,为日本的10倍多,出口却不振,而扭转局面的关键,正是高强钢。钟国辉教授构思通过欧盟钢结构设计规范,以中国高强钢等效设计应用,加上等效钢材设计,替代按照外国规格生产钢材,包括欧盟、日本、美国、澳洲和俄罗斯的钢材。理大实验室在高强度钢材料、焊接、机械特性和结构设计方面锲而不舍地深入探究,为其建筑应用奠下理论基础。

材料节省三成半
钟国辉教授表示,中国高强钢的价格,以S690为例,只较一般钢材高三成,却节省一半用量,单材料费节省35%。目前,内地高强钢主要应用在制造设备,鲜有应用在建造业,欧美亦缺少高强钢大型应用的案例。钟国辉教授的研究,揭示了高强钢在重载构件和大跨度结构工程的独有优势,包括公路桥梁、行人天桥、隔音屏障、钢桩等。“钢材耗用少一半,结构更轻盈,桥梁可减少桥墩和支承系统;焊接更少,施工更短,成本效益改善,减少了碳足迹。高强钢易于预装组合,足以改写建造业;中国应从高端推动国产钢材,并助全球减碳。”

高强钢具减碳优势
2023年,欧盟对钢铁和混凝土征收「碳关税」,而高强钢具有减碳的优势,足以变成国产钢材出口的契机。钟国辉教授表示,中国掌握高强钢生产工艺,价格具竞争力。另一方面,钢材设计更灵活,弹性更大;重量减轻更有利于预制组件,结构可重用减废,亦可循环回收,符合减碳的原则。“香港将成高强钢应用研究的重镇,向全球示范应用的优势。”他估计「组装合成」(MiC)建筑法会以钢结构为主流。

同时,钟国辉教授亦研究MiC的焊接装嵌工艺、腐蚀以至使用寿命,以及MiC重置等课题。他以香港首个MiC兴建的钢结构「南昌220」重置为例,指出几乎所有部件异地重置只涉少量修葺,钢结构MiC使用期可超过50年。他还协助港澳及海外项目,以中国优质钢材以欧盟规范钢材设计替代欧盟钢材,推动香港基建能大规模应用高强钢。

双拱钢桥独步天下
日前,理工团队向将军澳跨湾连接路主跨的双拱钢桥提供了技术指导,双拱钢桥采用了国产S690高强钢,通过厚板焊接技术,节省用钢约4成,工程费减少约1亿元。钟国辉教授表示:“工程展示了中港合作,运用优质国产钢材,国际咨询公司设计,在内地预装生产,最后以欧盟标准验收,成为国际工程范例。”

等效研究排除障碍
日前,香港特区政府发展局表示将与钟国辉教授合作,在公务工程引入高强钢,预计包括元朗大球场重建、行人天桥、高速公路隔音屏障、大澳水乡盐田行人桥等均会采用国产高强钢。

钟国辉教授认为:“未来5年政府将采用10万吨国产的高强钢,节省40、50亿的成本,澳门澳凼四桥亦将加入高强钢建造。”他表示,不少发展项目钢材很早就选定,之后再没有时间和机会修改,须在标准制订和作业守规下工夫,国产高强钢才有机会被采用。

钟国辉教授参与编写并校对了多份技术文件,成立了国际专家委员会,推动了出版《欧盟标准等效钢材设计应用》,制订了等效钢材设计原理及方法,建立了国际标准钢材数据库,为国产钢材的等效设计及外国钢材互换提供了技术参考。不仅如此,他近期协助香港屋宇署修订钢结构的作业守则,并首次加入了高强钢设计,为建筑业提供指引。“私人楼宇及一般建筑,包括机场、数码港、理大学生宿舍等正考虑利用高强钢节省开支,香港有机会变成高强钢最有应用经验的城市。

香港具国际化优势,不少承建商、建筑师、顾问工程、工程咨询等项目早已走出香港,服务亚洲中东地区。香港的应用故事,可以不胫而走,倚靠软实力,助力中国钢铁事业,无远弗届,走得更远。