建筑钢材的碳排放及减排策略

碳对钢的影响

天然气用于熔化铁矿石以提取铁，然后将其与废钢混合以生产新钢。 转入转氧炼钢炉的原料主要是矿产原料，因此炉内回收产品的比例通常在25%～37%之间。 回收产品很重要，因为新钢材的隐含碳足迹是高度回收钢材的五倍1。

较小的工厂通常使用电弧炉 (EAF) 将废钢熔炼成新钢。 这些工厂不具备加工生铁矿石的能力。 因此，电弧炉生产的钢材具有很高的回收率，高达 100%，而热轧钢板的平均回收率为 93%2。 结构钢在回收时不会失去任何冶金性能（合金的物理和化学性能），因此回收钢的性能和特性可与新钢媲美3。 电弧炉由电力而不是煤炭和天然气提供动力，因此可以使用可再生能源提供动力。

使用电弧炉生产的钢材是减少隐含碳排放的最佳方式，因为电弧炉使用高比例的回收材料，并且可以由可再生能源提供动力。

使用电弧炉 (EAF) 生产钢材的碳智能特性

电弧炉排放的 CO2 是转炉 (BOF)4 的一半，使用可再生能源时产生的 CO2 更少。 尽可能使用电弧炉生产的结构钢，而不是碱性氧气转炉 (BOF) 生产的钢材。 有关详细信息，请参阅设计指南。

使用再生钢

新生产的钢材的碳足迹是高度回收钢材的五倍1。 电弧炉平均使用 93% 的回收产品，而碱性氧气炉平均使用 25% 的回收产品。 尽可能使用高回收钢材。

使用电弧炉钢材的设计指南

北美的制造商通常使用电弧炉来制造热轧钢产品，例如宽翼缘构件、角钢、C 型钢和螺纹钢。 空心结构钢 ( , HSS ) 和金属甲板需要第二道工序将钢材轧制成特殊形状，趋向于采用碱性氧气炉生产的回收率较低的钢材。 电弧炉和氧气转炉都可以生产钢板。

使用回收或再生结构钢

一些二手管道经销商提供从石油和天然气设施和配电系统退役的管道。 在可能的情况下，这些管道用于管桩或管柱，以消除新材料生产过程中的排放5。

使用支撑框架而不是弯曲框架

最近的一项研究发现，对于建筑物的抗侧向承载结构体系，在三层建筑中将抗弯框架替换为支撑框架可将建筑结构的碳影响降低 12%6,7。 这是因为力矩框架和梁比支撑框架重得多，需要更多的材料来传递力和抵抗横向载荷。 此外，与支撑框架 8 相比，抗力矩框架通常需要更多的组件来支撑相同的负载。

使用托梁或桁架构件而不是轧制部分

当承载相同的重量时，托梁和桁架构件通常比较重的轧制部分更轻。 使用托梁和桁架构件可以减少所需的钢材总量，从而减少结构的碳影响（参见参考资料中的示例）。

合适的尺寸：一种尺寸并不适合所有人

钢构件的适当尺寸可以减少多余的材料二手钢结构回收出售，从而减少项目的碳影响。 提前计划并精确确定每个部分的尺寸，而不是使用为整个项目设置的尺寸。

使用更高等级的钢

使用更高等级的钢材，可以使用更少的材料来完成相同的结构任务。 但是二手钢结构回收出售，必须确保材料强度的增加不会导致额外的 CO2 排放。

自适应设计和拆除

由于金属紧固件的应用和标准化，钢结构框架非常适合拆卸和再利用。 制定在建筑物寿命结束时回收或再利用结构钢构件的计划。

仅在需要时使用钢筋

只要采取其他裂缝控制措施，混凝土可以不加筋（例如一些地上板）。 尽可能消除混凝土中的钢筋，以减少项目的整体碳足迹。

与制造商合作，提高设计效率

与钢厂制造商合作，解释您的低碳排放目标，这些目标是通过减少钢材用量、使用更高等级的钢材以及更多地使用再生钢材4实现的。

直接联系钢结构厂家

设计者应直接与生产者联系，询问设计项目用结构钢的具体生产方法。

资源

1 | 10 个步骤，拉里

2 | 不止于 : The of Steel, AISC 2017

3 | in 钢铁，绿色 2009

4 | ASCE/SEI 为（参见钢材）

5 | 案例研究：NREL，。 “煤气管道支撑绿色”

6 | ASCE/SEI 和（参见钢材）

7 | 等。 2015年，“论生命周期”

8 | Civil+ : 钢铁 101, 2014

SRI（钢）。 (2013)。 钢材、PA 的到浇口生命周期 (LCI) 数据。

关于 等的生命周期。 阿尔

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