芜湖钢结构工程通过材料选择、截面优化、结构体系创新、连接方式改进、复合材料应用及制造工艺提升等综合手段，系统性地实现了钢材轻量化，具体实现路径如下：

一、材料选择：高强度钢材的轻量化基础

高强度钢材应用：芜湖钢结构工程广泛采用屈服强度390MPa至690MPa、抗拉强度超500MPa的高强度钢板。此类钢材在承受相同荷载时，可使用更薄截面，显著减轻结构自重。例如，在港珠澳大桥等超级工程中，高强钢的应用使桥体自重大幅降低，同时满足强度与耐久性要求。

材料分级选用：根据结构受力特性，合理选择低碳钢（含碳量≤0.25%，塑性好、易加工）、中碳钢（含碳量0.25%~0.6%，强度硬度较高）或高碳钢（含碳量>0.6%，硬度高、脆性大）。例如，建筑结构、桥梁等需高塑性的场景优先选用低碳钢；机械传动部件等需高强度的场景则选用中碳钢。

二、截面优化：发挥材料性能的轻量化设计

薄壁宽肢截面：依据材料力学原理，截面材料离形心越远，惯性矩越大，抗弯刚度与抗侧刚度越强。芜湖钢结构工程中，承重部件与支撑部件广泛采用薄壁宽肢的C形、Z形和H形截面，通过增加材料分布半径，在减轻自重的同时提升结构稳定性。

空心截面与格栅体系：空心圆管、空心方管及薄壁板与腹板组合截面，在保持强度的同时显著降低自重，并提升抗扭性。此类截面特别适用于柱、梁与节点区域，例如在芜湖某大型场馆钢结构中，采用空心方管作为主承重柱，较实心柱减重30%以上。

薄板与带肋组合：对于平板结构区段，采用薄板与带肋的组合形式，替代厚板承载。例如，在芜湖某工业厂房钢结构中，楼板采用薄钢板加肋设计，在满足承载力要求的同时，自重较传统厚板降低25%。

三、结构体系创新：协同优化的轻量化方案

组合框架与支撑系统：对于大空间、大跨径建筑，芜湖钢结构工程采用受弯刚度较高的组合框架（如钢-混凝土组合梁）与带抗侧刚度的支撑系统（如交叉支撑、偏心支撑），提升整体刚度，避免单一构件加厚导致的局部重量增加。例如，在芜湖某会展中心钢结构中，采用钢-混凝土组合梁与交叉支撑体系，实现跨度36米的无柱空间，结构自重较纯钢结构降低15%。

竖向刚性支撑引入：在高层钢结构中，通过引入竖向刚性支撑（如钢支撑、钢板剪力墙），增强结构抗侧力能力，减少核心筒或外围框架的用钢量。例如，在芜湖某超高层办公楼钢结构中，采用钢板剪力墙作为抗侧力体系，较传统框架结构减重20%。

优化受力路径：通过合理设置支撑、横向体系与剪切传递路径，使荷载沿最短路径传递至基础，避免局部强度过剩。例如，在芜湖某桥梁钢结构中，通过优化桥面系与主梁的连接方式，使荷载直接传递至主梁，减少横向联系梁的用钢量。

四、连接方式改进：降低局部重量的轻量化细节

高强度螺栓连接：在关键部位采用高强度螺栓连接替代大焊缝，降低局部重量并缩短施工周期。例如，在芜湖某大型钢结构节点中，采用M24高强度螺栓连接，较焊接连接减重10%，且便于后期维护与更换。

预制件与模块化拼装：重要节点采用预制件与模块化拼装，减少现场切割、焊接等重量及风险较高的工作量。例如，在芜湖某工业厂房钢结构中，柱脚节点采用预制钢套筒连接，较现场焊接减重15%，且施工效率提升30%。

焊接工艺优化：通过优化焊接长度、降低不必要的加厚板，减少焊接热影响区对截面有效强度的影响。例如，在芜湖某桥梁钢结构中，采用自动焊接机器人进行长焊缝焊接，焊缝质量稳定，较手工焊接减重5%。

五、复合材料应用：协同承载的轻量化突破

钢-混凝土组合结构：在楼板、核心筒等部位采用钢-混凝土组合结构，利用混凝土抗压、钢材抗拉的特性，实现等效承载力下的截面尺寸减小。例如，在芜湖某高层办公楼钢结构中，采用钢-混凝土组合楼板，较纯钢楼板减重20%，且刚度提升15%。

钢-木组合结构：在围护体系、装饰构件等部位采用钢-木组合结构，利用木材的轻质与钢材的强度，实现结构轻量化与功能集成。例如，在芜湖某文化场馆钢结构中，采用钢-木组合屋面，较纯钢屋面减重25%，且隔热性能显著提升。

六、制造工艺提升：高效成型的轻量化保障

激光切割与3D打印：采用激光切割技术实现复杂形状零件的精确下料，减少材料浪费；采用3D打印技术制造异形节点，实现结构轻量化与功能集成。例如，在芜湖某艺术中心钢结构中，采用3D打印技术制造空间曲形节点，较传统铸造节点减重30%，且造型精度满足设计要求。

辊压成型与拼焊技术：采用辊压成型技术生产冷弯薄壁型钢，提高材料利用率；采用拼焊技术将不同厚度钢板拼接成变截面构件，实现结构轻量化与材料性能的充分发挥。例如，在芜湖某汽车厂房钢结构中，采用辊压成型技术生产C形檩条，较热轧檩条减重20%；采用拼焊技术制造变截面钢梁，较等截面钢梁减重15%。