第2章钢结构材料

1、2.1建筑用钢的种类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、耐候钢、铸钢等在某些情况下也有应用。（1）碳素结构钢碳素结构钢GB/T700，按屈服点共有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275四个牌号，按化学成分和冲击韧性分为A、B、C、D共4个质量等级，按脱氧程度分为特殊镇静钢(TZ)、镇静钢(Z）、半镇静钢（b）和沸腾钢(F)。牌号：由代表屈服点的字母Q、屈服点数值、质量等级和脱氧程度四个部分按顺序组成（Z、 TZ可省略）。如Q235-AF，表示屈服点为235MPa的A级沸腾钢；Q235-C

2、表示屈服点为235MPa的C级镇静钢。随着牌号的增大，强度、硬度提高，塑性、韧性、可焊性降低。质量等级：由A到D，表示质量等级由低到高。（2）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Q345、Q390、Q420、Q460和Q500等5种牌号。强度的提高主要依靠添加少量几种合金元素，合金元素的总量低于5，故称为低合金高强度钢。划分为A、B、C、D、E共5个质量等级。牌号命名与碳素结构钢类似，因A、B级为镇静钢，C、D、E级为特种镇静钢，故可不加脱氧符号。 如Q390A，Q420E。（3）优质碳素结构钢比碳素结构钢杂质少，缺陷限制严格，综合性能好。钢结构中使用较

3、少，仅用于冷拔高强钢丝或制作高强螺栓、自攻螺钉等。按优质碳素结构钢GB/T699分普通含锰量的钢和较高含锰量的钢。牌号由三部分表示：含碳量、合金元素种类及含量。两位数字为平均含碳量的万分数；合金元素后未附数字表示平均含量1.5%，附数字“2”表示平均含量1.5%2.5%；最后如附有“b”，表示为半镇静钢，否则为镇静钢。如：45号钢，表示平均含碳量为0.45的优质碳素钢；45Mn钢则表示同样含碳量、但锰的含量也较高。 16Mn表示平均含碳量为0.16%，平均含Mn量低于1.5%的镇静钢。（4）其它建筑用钢要采用特殊钢材时，材质应符合国家相关标准。如：当焊接承重结构为防止钢材的层状撕裂而采用Z向钢

4、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，应满足耐候结构钢GB/T4171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。2.2常用建筑钢材的品种、规格钢材分为型材、板材、管材及金属制品四大类，建筑钢结构中使用最多的是型材、板材和钢管。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。（1）钢板及钢带 以平板状态供货的称钢板；以卷状供货的称钢带。分为热轧和冷轧两种；按厚度热轧钢板分为厚板(厚度大于4mm)和薄板(厚度为0354mm)两种；冷轧钢

5、板只有薄板(厚度为024mm)一种。 表示方法：符号“”后加“宽度厚度”，如： 20020。钢板：钢板：“10(厚厚)500(500(宽宽) )2100(2100(长长, ,有时无有时无)”)”钢带：钢带：“10(10(厚厚) )500 ( (宽宽)”)”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；钢带（扁钢）可用做焊接组合梁、柱的翼缘板、各种连接板、加劲肋等。行业标准高层建筑结构用钢板（YB4104）中钢板牌号由屈服点的字母Q、屈服点数值、高层建筑字母GJ及质量等级符号组成，对Z向板再加上后缀字母Z。四个牌号为Q235GJ、 Q235GJZ、

6、 Q345GJ、 Q345GJZ。（2）热轧普通型钢常用的有角钢、工字钢、槽钢等。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“”后加“长边宽短边宽厚度”（对不等边角钢，如125808），或加“边长厚度”（对等边角钢，如1258）。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419m。工字钢有普通工字钢、轻型工字钢。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。普通工字钢型号用“I”加截面高度厘米数表示，20号以上的按腹板厚度分a、b或

7、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。轻型工字钢壁薄、截面外展，不分厚度类别，符号表示如I32Q 。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519。轻型如 25Q 。（3）H型钢及T型钢H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、TN。H型钢和相应的T型钢的

8、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HW4004001321和TW2004001321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。H H型钢与普通工字钢的区别型钢与普通工字钢的区别: : 翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说；翼缘宽，故早期有宽翼缘工字钢一说； 翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接；翼缘内表面无斜度、上下表面平行，便于与其它构件连接；1.1. 从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向从材料分布形式来看，工字钢材料主要集中在腹板附近，愈向两侧延伸，钢材愈少，而在轧制两侧延伸，钢材愈少，而在轧

9、制H H型钢中，材料分布侧重在翼型钢中，材料分布侧重在翼缘部分。所以，缘部分。所以，H H型钢的截面特性要明显优越于传统的工、槽、型钢的截面特性要明显优越于传统的工、槽、角钢及它们的组合截面。角钢及它们的组合截面。 焊接H型钢是钢板经切割、组合并焊接而成H型的型钢。分为焊接H型钢（HA）、焊接H型钢钢桩（HGZ）、轻型焊接H型钢（HAQ），其规格型号用高度宽度表示，规格应符合行标焊接H型钢（YB3301）（4）冷弯薄壁型钢采用薄钢板经冷弯和辊压成型材及压型钢板，能充分利用强度、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

10、弯型钢的壁厚已达12.5mm（部分生产厂的可达22mm，国外为25.4mm）。冷弯C型钢、Z型钢 壁薄自重轻，截面性能优良，强度高，与传统槽钢相比，同等强度可节约材30%。C型钢广泛用于钢结构建筑的檩条、墙梁。Z型钢特别适用于大坡度屋面的檩条。C型钢高度为80、100、120、140、160五种规格，长一般不超过12米。C型钢、Z型钢（5）钢管钢管有无缝钢管和焊接钢管两种。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D1808等。国产热轧无缝钢管的最大外径可达630mm。供货长度为312m。焊接钢管的外径可以

11、做的更大，一般由施工单位卷制。焊接钢管分为直缝焊、螺旋焊两种，用符号“”后加“外径厚度” 如1025 2.3钢材的材质检验及验收1、一般要求钢结构工程采用的钢材，都应具有质量证明书，当对钢材的质量有疑义时，可按国家现行有关标准的规定进行抽样检验。钢材通用的检验项目、取样数量和试验方法参见表2.9。钢材应成批进行验收，每批由同一牌号、同一尺寸、同一交货状态组成，重量不得大于60t。有A级钢或B级钢允许同一牌号、同一质量等级、同一冶炼和浇筑方法、不同炉罐号组成目合批，但每批不得多于6个炉罐号，且每炉罐号含碳量之差不得大于0.02%.含锰量之差不得大于0.15%。符合下列情况的，钢结构工程用的钢材须

12、同时具备材质质量保证书和试验报告：国外进口的钢材；钢材不同批次混淆；钢材质量保证书的项目少于设计要求(应提供缺少项目对应的试验报告单)；设计有特殊要求的钢结构用钢材。表2.8钢材通用检验项目规定序 号检验项目取样数量，个取样方法试验方法1化学分析1(每炉罐号)GB222GB2232拉伸1GB2975GB228GB63973弯曲1GB2975GB2324常温冲击3GB2975GB/T2295低温冲击3GB2975GB/T2292、钢材性能复验（1）化学成分分析常见项目，对钢厂生产能力有怀疑，钢材表面铭牌标记不清，钢号不明时一般都要取样做化学成分分析。按国家标准规定，复验属于成品分析，试样必须在钢

13、材具有代表性的部位采取。化学分析用试样样屑，可以钻取、刨取或用其他工具机制取。采样时严禁接触油类，防止油类中的碳使复试结果发生偏差；为防止浮锈物和表面脱碳等影响试验结果，必须去除钢材表面锈蚀或氧化铁皮并有足够的深度。（2）钢材性能试验钢材性能复试项目中主要是力学性能和工艺性能酌复试。由于钢材轧制方向等方面原因，钢材各个都位的性能不尽相同，按标准规定截取试样才能正确反映钢材的性能。1)试样切取位置a)板材试样。对钢板和宽度大于或等于400mm的扁钢，应在距离一边约1/4板宽位置切取，见图2.4。b)型材试样。球扁钢、T型钢、角钢、槽钢、工字钢切取部位见图2.4。 图2.4 各种型材试样切取位置c

14、)管材试样。对于外径小于30mm的钢管，应取整个管段作试样；当外径大于30mm时，应剖管取纵向或横向试样；对大口径钢管，其壁厚小于8mm时，应取条状试样；当壁厚大于8mm时，也可加工成圆形比例试样，见图2.5。图2.5管材试样试样切取位置2)试样切取方法a)拉伸试样。板材试样主轴线与最终轧制方向垂直；型钢试样主轴线与最终轧制方向平行。b)冲击试样。纵向冲击试样主轴绒与最终轧制方向平行；横向冲击试样主轴线与最终轧制方向垂直。3)试验方法a)钢材拉伸试验应符合国家标准金属拉伸试样方法(GB 228-87)的规定。b)钢材冲击试验应符合国家标准金属夏比(V形缺口)冲击试验方法(GB/T229-94)

15、的规定。c)钢材弯曲试验应符合国家标准金属弯曲试验方法(GB232-88)的规定。表2.10钢材化学成分分析和钢材性能试验取样数量检验项目标准名称及标准号化学成分拉伸试验弯曲试验常温冲击低温冲击时效冲击表面厚度方向性能超声波探伤碳素结构钢GB/T 700-19881/每炉罐号1/批1/批3/批3/批优质碳素结构钢GB/T 699-19991/每炉罐号2/批2/批低合金高强度结构钢GB/T 1591-19941/每炉罐号1/批1/批3/批3/批焊接结构用耐候钢GB/T 4172-20001/每炉罐号1/批1/批3/批高耐候结构钢GB/T 4172-20001/每炉罐号1/批1/批3/批桥梁用结构钢1/每炉罐号1/批1/批3/批2/批逐张高层建筑用钢板