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建筑钢的种类、规格和选用 2008-07-12 14:11:21| 分类： 应用 |举报|字号 订阅建筑钢都有什么种类哪，这里我们给大家详细讲解下我国的建筑用钢主要为碳素结构钢和低合金高强度结构钢两种，优质碳素结构钢在冷拔碳素钢丝和连接用紧固件中也有应用另外，厚度方向性能钢板、焊接结构用耐候钢、铸钢等在某些情况下也有应用一、碳素结构钢按国家标准《碳素结构钢》GB/T700 生产的钢材共有 Q195、Q215、Q235、Q255 和Q275 种品牌，板材厚度不大于 16mm 的钢材的强度适中，塑性、韧性均较好该牌号钢材又根据化学成分和冲击韧性的不同划分为 A、B、C、D 共 4 个质量等级，按字母顺序由 A 到 D，表示质量等级由低到高除 A 级外，其它三个级别的含碳量均在 0.20％以下，焊接性能也很好因此，规范将 Q235 牌号的钢材选为承重结构用钢Q235 钢的化学成分和脱氧方法、拉伸和冲击试验以及冷弯试验结果均应符合表 2.6.1、2.6.2 和 2.6.3 的规定代表沸腾钢， “b”代表半镇静钢，符号“Z ”和“TZ ”分别代表镇静钢和特种镇静钢在具体标注时“Z”和“TZ”可以省略。

例如 Q235B 代表屈服点为 235N/mm2 的 B 级镇静钢在冷弯薄壁型钢结构的压型钢板设计中，如由刚度条件而非强度条件起控制作用时，也允许采用 Q215 牌号的钢材，可参考本书第 9 章单层厂房钢结构的有关内容二、低合金高强度结构钢按国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591 生产的钢材共有Q295、Q345 、Q390、Q420 和 Q460 等 5 种牌号，板材厚度主要依靠添加少量几种合金元素来达到，合金元素的总量低于 5％，故称为低合金高强度钢其中 Q345、Q390 和 Q420 均按化学成分和冲击韧性各划分为 A、B、C、D、E 共 5 个质量等级，字母顺序越靠后的钢材质量越高这三种牌号的钢材均有较高的强度和较好的塑性、韧性、焊接性能，被规范选为承重结构用钢这三种低合金高强度钢的牌号命名与碳素结构钢的类似，只是前者的 A、B 级为镇静钢，C、D、E 级为特种镇静钢，故可不加脱氧方法的符号这三种牌号钢材的化学成分和拉伸、冲击、冷弯试验结果应符合表6.2.4、6.2.5 的规定　　　　 三、优质碳素结构钢优质碳素结构钢（quality carbon structure steel）与碳素结构钢的主要区别在于钢中含杂质元素较少，磷、硫等有害元素的含量均不大于 0.035％，其它缺陷的限制也较严格，具有较好的综合性能。

按照国家标准《优质碳素结构钢技术条件》GB/T699 生产的钢材共有两大类，一类为普通含锰量的钢，另一类为较高含锰量的钢，两类的钢号均用两位数字表示，它表示钢中的平均含碳量的万分数，前者数字后不加 Mn，后者数字后加 Mn，如 45号钢，表示平均含碳量为 0.45％的优质碳素钢；45Mn 号钢，则表示同样含碳量、但锰的含量也较高的优质碳素钢可按不热处理和热处理（正火、淬火、回火）状态交货，用做压力加工用钢（热压力加工、顶锻及冷拔坯料）和切削加工用钢由于价格较高，钢结构中使用较少，仅用经热处理的优质碳素结构钢冷拔高强钢丝或制作高强螺栓、自攻螺钉等四、其它建筑用钢在某些情况下，要采用一些有别于上述牌号的钢材时，其材质应符合国家的相关标准例如，当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用 Z 向钢时，应符合《厚度方向性能钢板》GB/T5313 的规定；处于外露环境对耐腐蚀有特殊要求或在腐蚀性气、固态介质作用下的承重结构采用耐候钢时，应满足《焊接结构用耐候钢》GB/T4172 的规定；当在钢结构中采用铸钢件时，应满足《一般工程用铸造碳钢件》GB/T11352 的规定等2.6.2 钢材规格钢结构所用钢材主要为热轧成型的钢板和型钢，以及冷加工成型的冷轧薄钢板和冷弯薄壁型钢等。

为了减少制作工作量和降低造价，钢结构的设计和制作者应对钢材的规格有较全面的了解一、钢板钢板有厚钢板、薄钢板、扁钢（或带钢）之分厚钢板常用做大型梁、柱等实腹式构件的翼缘和腹板，以及节点板等；薄钢板主要用来制造冷弯薄壁型钢；扁钢可用做焊接组合梁、柱的翼缘板、各种连接板、加劲肋等，钢板截面的表示方法为在符号“－”后加“宽度×厚度” ，如－200×20 等钢板的供应规格如下：厚钢板：厚度 4.5~60mm，宽度 600~3000mm，长度 4~12m；薄钢板：厚度 0.35~4mm，宽度 500~1500mm，长度 0.5~4m；扁钢：厚度 4~60mm，宽度 12~200mm，长度 3~9m二、热轧型钢常用的有角钢、工字钢、槽钢等，见图 2.6.1a~f角钢分为等边（也叫等肢）的和不等边（也叫不等肢）的两种，主要用来制作桁架等格构式结构的杆件和支撑等连接杆件角钢型号的表示方法为在符号“L”后加“长边宽×短边宽×厚度” （对不等边角钢，如 L125×80×8） ，或加“边长×厚度” （对等边角钢，如L125×8） 目前我国生产的角钢最大边长为 200mm，角钢的供应长度一般为 4~19m图 2.6.1 热轧型钢及冷弯薄壁型钢工字钢有普通工字钢、轻型工字钢和 H 型钢三种。

普通工字钢和轻型工字钢的两个主轴方向的惯性矩相差较大，不宜单独用作受压构件，而宜用作腹板平面内受弯的构件，或由工字钢和其它型钢组成的组合构件或格构式构件宽翼缘 H 型钢平面内外的回转半径较接近，可单独用作受压构件普通工字钢的型号用符号“I”后加截面高度的厘米数来表示，20 号以上的工字钢，又按腹板的厚度不同，分为 a、b 或 a、b、c 等类别，例如 I20a 表示高度为 200mm，腹板厚度为 a 类的工字钢轻型工字钢的翼缘要比普通工字钢的翼缘宽而薄，回转半径较大普通工字钢的型号为 10～63 号，轻型工字钢为 10~70 号，供应长度均为 5~19mH 型钢与普通工字钢相比，其翼缘板的内外表面平行，便于与其它构件连接H 型钢的基本类型可分为宽翼缘（HW） 、中翼缘（HM）及窄翼缘（ HN）三类还可剖分成 T 型钢供应，代号分别为 TW、TM、TNH 型钢和相应的 T 型钢的型号分别为代号后加 “高度H×宽度 B×腹板厚度 t1×翼缘厚度 t2”，例如 HW400×400×13×21 和TW200×400×13×21 等宽翼缘和中翼缘 H 型钢可用于钢柱等受压构件，窄翼缘 H 型钢则适用于钢梁等受弯构件。

目前国内生产的最大型号 H 型钢为 HN700×300×13×24供货长度可与生产厂家协商，长度大于 24m 的 H 型钢不成捆交货槽钢有普通槽钢和轻型槽钢二种适于作檩条等双向受弯的构件，也可用其组成组合或格构式构件槽钢的型号与工字钢相似，例如〔32a 指截面高度 320mm，腹板较薄的槽钢目前国内生产的最大型号为〔40c 供货长度为 5~19m钢管有无缝钢管和焊接钢管两种由于回转半径较大，常用作桁架、网架、网壳等平面和空间格构式结构的杆件；在钢管混凝土柱中也有广泛的应用型号可用代号“D”后加“外径 d×壁厚 t”表示，如 D180×8 等国产热轧无缝钢管的最大外径可达 630mm供货长度为 3~12m焊接钢管的外径可以做的更大，一般由施工单位卷制三、冷弯薄壁型钢采用 1.5~6mm 厚的钢板经冷弯和辊压成型的型材（见图 2.6.1g） ，和采用 0.4~1.6mm的薄钢板经辊压成型的压型钢板（见图 2.6.1h） ，其截面形式和尺寸均可按受力特点合理设计，能充分利用钢材的强度、节约钢材，在国内外轻钢建筑结构中被广泛地应用近年来，冷弯高频焊接圆管和方、矩形管的生产和应用在国内有了很大的进展，冷弯型钢的壁厚已达 12.5mm（部分生产厂的可达 22mm，国外为 25.4mm） 。

2.6.3 钢材的选择一、钢材选用原则和建议钢材的选用既要确保结构物的安全可靠，又要经济合理，必须慎重对待为了保证承重结构的承载能力，防止在一定条件下出现脆性破坏，应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作环境、应力状态和钢材厚度等因素综合考虑，选用合适牌号和质量等级的钢材一般而言，对于直接承受动力荷载的构件和结构（如吊车梁、工作平台梁或直接承受车辆荷载的栈桥构件等） 、重要的构件或结构（如桁架、屋面楼面大梁、框架横梁及其它受拉力较大的类似结构和构件等） 、采用焊接连接的结构、以及处于低温下工作的结构，应采用质量较高的钢材对承受静力荷载的受拉及受弯的重要焊接构件和结构，宜选用较薄的型钢和板材构成；当选用的型材或板材的厚度较大时，宜采用质量较高的钢材，以防钢材中较大的残余拉应力和缺陷等与外力共同作用形成三向拉应力场，引起脆性破坏承重结构采用的钢材应具有抗拉强度、伸长率、屈服强度和硫、磷含量的合格保证，对焊接结构尚应具有含碳量的合格保证焊接承重结构以及重要的非焊接承重结构采用的钢材，还应具有冷弯试验的合格保证根据多年的实践经验总结，并适当参考了有关国外规范的规定，GB50017 具体给出了需要验算疲劳的钢结构钢材应具有的冲击韧性合格保证的建议，如表 2.6.6 所示。

　　为了简化订货，选择钢材时要尽量统一规格，减少钢材牌号和型材的种类，还要考虑市场的供应情况和制造厂的工艺可能性对于某些拼接组合结构（如焊接组合梁、桁架等）可以选用两种不同牌号的钢材，受力大、由强度控制的部分（如组合梁的翼缘、桁架的弦杆等） ，用强度高的钢材；受力小、由稳定控制的部分（如组合梁的腹板、桁架的腹杆等） ，用强度低的钢材，可达到经济合理的目的二、国外防脆选材的有关建议欧洲钢结构试行规范（EC3）在其正文中对于承受准静力荷载（包括自重、楼面荷载、车辆荷载、风载、波浪荷载及吊车荷载）的钢结构，根据其构件是否为受压和非焊接受拉，区分为 S1 和 S2 两种使用条件，分别给出了最低使用温度为 0℃、-10 ℃和－20℃时，不必进行脆性断裂验算的各种钢材的最大板厚限值（见表 2.6.7） ，并在其附录 C 中给出了防止脆性破坏的设计方法这些方法同时考虑了钢材的强度等级、材料厚度、加载速率、最低使用温度、材料韧性和构件种类（破坏后果）的影响，规定比较详细，具有可操作性俄罗斯地处欧洲西北部，冬季气候寒冷，过去曾发生过不少钢结构的脆性破坏事故经过大量的理论和试验研究，前苏联《钢结构设计规范》 （СНNП Ⅱ-23-81 ）提出了一套考虑脆性破坏的强度计算方法。

该规范规定，建造在-30℃至-65℃气温地区的钢结构中，都要考虑脆性破坏的抗力，按下式验算强度：式中 σmax 为构件计算截面的最大名义拉应力，计算时不考虑动力系数，按净截面算出；β 为计算系数，考虑了使用时的最低计算温度、钢材牌号、构件的构造和连接形式以及构件板厚的影响，总的趋势是计算温度越低、所用钢材的屈服强度越高、构件的板厚越厚、采用焊接连接形式引起的应力集中越严重，β 就越低，最低时可达 0.6；Ru 为钢材的计算抗拉强度；γu 为相应的抗力系数，取 1.3美国钢结构协会《建筑钢结构荷载和抗力系数设计规范》 （LRFD）在材料一章中单列了重型型材一节，规定采用全熔透焊缝相互拼接的重型型钢（翼缘板厚≥44mm） ，当主要承受由拉力和弯矩引起的拉应力作用时，在钢材的供货合同中应由供货商提供 CV 试验值，并满足+70 °F（+20℃）的 CV 平均值不小于 20ft?lbs（27J）的要求同时规定，由板厚≥2in （50mm）采用全熔透焊缝组成的焊接组合截面钢构件，当主要承受由拉力和弯矩引起的拉应力作用时，其钢材也应满足上述要求规范的条文说明指出，由于真实结构中钢材的应变速率远低于夏比 V 型缺口冲击试验中的应变速率，因此规定的试验温度比预期的材板厚不超过 38mm 时，按所在地区最低温度增加 39℃进行夏比试验，而不是在服役环境的最低温度下做冲击试验，这和上述的道理是一样的。

与上述文献相比，我国对需要验算疲劳的钢构件的冲。