高层钢结构用钢介绍课件

1、高层建筑钢结构设计 高层钢结构用钢结构用钢高层钢结构用钢连接材料 高层钢结构用钢A 有较高的强度，屈强比满足要求，保证安全储备B 有足够的变形能力塑性-破坏前有预兆，能内力重分布韧性-在动载下破坏能吸收较大能量2.1结构用钢D 适应低温、有害介质侵蚀及承受疲劳荷载， 这方面能力视具体结构而定E 易生产、价格便宜C 有良好的加工性能，适应冷热加工， 有良好的可焊性1)钢材分类按用途分：结构用钢船体用结构钢焊接结构用耐候钢Fe C 其它少量元素 冶炼 钢按化学成分： 碳素钢合金钢低碳钢 C0.25 中碳钢 0.260.6 高碳钢 0.62.11低合金钢合金元素总量10按有害成分： 普通钢优质钢高级

2、优质钢S0.05 S0.045 S0.035P0.045 P0.04 P0.03钢材的浇注和脱氧按脱氧的方法和程度的不同，碳素结构钢可分为沸腾钢采用脱氧能力较弱的锰作脱氧剂，脱氧不完全。钢材中留有 较多的氧化铁夹杂和气孔。钢的质量较差。镇静钢采用锰加硅作脱氧剂，脱氧较完全，硅在还原氧化铁的过程 中还会产生热量，使钢液冷却缓慢，使气体充分逸出，浇注时 不会出现沸腾现象。这种钢质量好，但成本高。半镇静钢：脱氧程度介于上述二者之间。特殊镇静钢在锰硅脱氧后，再用铝补充脱氧，其脱氧程度高于镇静钢。 低合金高强度结构钢一般都是镇静钢。以“Q”代表屈服点；屈服点数值分195、215、235、255 和275

3、(MPa)5种；质量等级按有害成分硫、磷含量由多到少的规律，分别 由A、B、C、D符号表示；脱氧方法以F表示沸腾钢，b表示半镇静钢， Z表示镇静钢，TZ表示特殊镇静钢。Z和TZ在钢的牌号中予以省略。 C级只能是Z，D级只能是TZ。按炉种分：氧气顶吹转炉钢 平炉钢电炉钢电炉炼钢炼成的钢质量好。 耗电量大，成本高。转炉炼钢是利用高压空气或氧气氧气顶吹转炉冶炼的钢中有害元素和杂质少， 生产周期短、效率高、质量好、成本低。沸腾钢F仅用锰脱氧镇静钢Z采用硅或铝脱氧半镇静钢b介入上述二者之间特镇静钢Tz采用铝、硅脱氧平炉炼钢，平炉的原料广泛，容积大，产量高， 冶炼工艺简单，化学成分易于控制，炼出的钢质 量

4、优良。平炉炼钢周期长，效率低，成本高。按脱氧程度分：2)钢材的主要力学性能fy屈服点fu抗拉强度伸长率伸长率的大小，代表延性的好坏。延性是钢材抵抗塑性 变形能力大小的指标。l0 l 100%005 5.65) 5A(l0dl0:0010 11.30) 10A(l0dl0:冷弯性能冲击韧性冲击功夏比缺口韧性冲击功大小，代表韧性好坏。韧性是钢材抵抗冲击能力 大小的指标。断面收缩率 A 100%A0 称为沿厚度方向拉伸试验的断面收缩率。3)钢材的化学成分碳C锰Mn硅Si强度提高，但塑性、冷弯、冲击、疲劳、 焊接性能下降。是强度增强剂和弱脱氧剂，但对焊接不利， 不宜过多是强脱氧剂，可细化精粒，提高强度

5、，且不影 响其它性能，但过量会恶化焊接性和抗锈性。硫S(氧O) 有害元素，引起热脆和分层。磷P(氮N) 有害元素，引起冷脆。2.2高层钢结构用钢1)基本要求和选材对主要受力构件用钢的基本要求：应根据结构的重要性、荷载特征、连接方法、工作环 境、钢板的厚度等因素综合考虑，选用合适的钢材牌号 和质量等级。国内推荐采用B级和优于B级的Q235和Q345钢材。如何选用1、抗拉强度，屈服强度，伸长率2、可焊性保证3、冷弯性能，冲击韧性要求4、硫，磷含量限值表2.1 Q235钢的化学成分和脱氧方法（GB/T700）牌号等级化学成分，脱氧方法CMnSiSP不大于Q235A0.140.220.300.550.

6、300.0500.045F、b、ZB0.120.200.300.700.045C0.180.350.800.0400.040ZD0.170.0350.035TZ牌号等级拉伸试验冲击试验屈服点s，N/mm2抗拉强度 b N/mm2伸长率s，温度V 型 冲击功(纵向) J钢板厚度（直径），mm钢板厚度（直径），mm161640406060100100150150161640406060100100150150不小于不小于不小于Q235A235225215205195185375460262524232221B2027C0D-20表2.2 Q235的拉伸试验和冲击试验结果要求（GB/T700）表2.

7、3Q235钢的冷弯试验结果要求（GB/T700）牌号试样方向冷弯试验B=2a180a，钢材厚度（直径），mm6060100100200弯心直径 dQ235纵向a2a2.5a横向1.5a2.5a3a表2.4 低合金高强度钢的化学成分规定（GB/T1591）牌号质量 等级化学成分，CMnSiPSVNbTiAlCrNiQ345A B C D E0.200.200.200.180.181.001.601.001.601.001.601.001.601.001.600.550.550.550.550.550.0450.0400.0350.0300.0250.0450.0400.0350.0300.025

8、0.020.150.020.150.020.150.020.150.020.150.0150.0600.0150.0600.0150.0600.0150.0600.0150.0600.020.200.020.200.020.200.020.200.020.200.0150.0150.015表2.5 低合金高强度钢的力学性能要求（GB/T1591）屈服点s，N/mm2钢板厚度（直径），mm伸长率 冲击功，AkV，(纵向)，Js ，+200-20 -40180 弯曲试验d=弯心直径； a=试样厚度(直径)5010 0钢材厚度(直径)，mm牌号质量 等级161635 3550不小于抗拉强度 b N/

9、mm2不小于1616100A34532529527547063021d=2ad=3aB3453252952754706302134d=2ad=3aQ345C3453252952754706302234d=2ad=3aD3453252952754706302234d=2ad=3aE3453252952754706302227d=2ad=3a采用焊接连接的节点，当板厚40mm，且承受沿厚度方向 的拉力作用时，应附加板厚方向断面收缩率的要求，其值不 得小于国家标准厚度方向性能钢板(GB5313)Z15级规定 的允许值。以防止发生层状撕裂破坏。厚度方向性能钢板(也称Z向钢板)分三级：Z15 15S0.

10、01%Z25250.007%Z35351.5d)用于抗震结构的钢材应满足：fu / fy1.2； 20，且应有明显的屈服台阶；具有良好的焊接性能和合格的冲击韧性。对要求屈服耗能的构件，其钢材的实际屈服强度不应大 于标准屈服强度太多。目前国内尚无明确规定。对于外露、非保温建筑中的钢结构宜采用耐大气腐蚀和 抗冷脆的钢材。Q235GJx/(Zy) Q345GJx/(Zy)例如强度等级为345MPa的钢，要求20 的冲击功 保证且要求满足Z15的Z向要求，则应采用Q345GJD/Z15高 性能钢。2)高层建筑用钢的发展高层建筑结构用钢板(YB4104-2000)在Q235和Q345的基础上，经改进生产

11、工艺而制成的 用于高层建筑钢结构的高性能钢板，每个牌号分三个质量等 级(C,D,E)，分别规定了0，20 和40 的冲击功指 标。每个牌号又分为Z向钢和非Z向钢。x为C、D、E质量等级，y为Z向钢性能级别15、25、353)国内外钢材牌号的对应关系国别中国美国日本欧盟英国俄罗斯澳大利亚钢材牌 号Q235A36SS400 SM400 SN400Fe36040C235250C250Q345A242,A441, A572-50,A588SM490 SN490Fe510 FeE35550B,C,DC345350C350Q39050FC390400Hd400Q420A572-60SA440B SA440

12、CC440日本建筑钢材的分类一般结构用轧制钢材钢种代号SS 焊接结构用轧制钢材钢种代号SM4）高层钢结构构件的常用型材和板材梁截面柱截面焊接H型钢轧制H型钢箱形截面支撑截面压型钢板单角钢双角钢焊接H型钢槽钢H型钢组合板的连接形式H型钢的应用宽翼缘柱支撑中翼缘梁柱窄翼缘桩用H型钢梁桩1H型钢的应用和分类优点:翼缘宽度大有利于提高绕弱轴的承载力. 下边缘平行的翼缘板便于连接比焊接H型钢质量好 分类：H型钢的生产马鞍山 鞍钢 莱钢1）.宽翼缘(HW)截面4004002）.中翼缘(NM)截面6003003）.窄翼缘(HN)截面宽高比1:21:34）.桩用H型钢(HP)截面500500E43xx，E50

13、 xxxx自动及半自动埋弧焊用焊丝及焊剂，应符合国家相应标准。1)焊接材料手工焊接用焊条2.3连接材料药皮类型，电流形式焊接方位熔敷金属化学成分 分类号熔嘴电渣焊用于焊接隐蔽焊缝2)紧固件普通螺栓4.6级、4.8级为C级螺栓，对孔的要求较松。5.6级、8.8级为A、B级螺栓，对孔的精度要求较高 上述第1个数字代表螺栓材料的抗拉强度fu第2个数字为屈强比fy / fu高强螺栓8.8级10.9级一般由45号、35号等优质碳素钢制成。一般由20MnTiB, 40B, 35VB等低合金钢制成。一般需要进行热处理。锚栓由Q235、Q345钢制成，所用设计强度较低。 圆柱头焊钉B1型 可直接焊于钢构件上；

14、B2型 透过压型钢板与钢构件相连。对于抗震高层建筑，在“高钢规程”中规定强屈比不应小于1.2， 以及应有明显的屈服台阶。在“高钢规程”中，对抗震的高层建筑的钢材伸长率规定应 大于20%。“钢结构规范”对于承重结构的钢材，规定“必要时”应具有 冷弯试验的合格保证，所谓“必要时”是指吊车梁、有振动 设备、托架及大跨重型桁架，以及需弯曲成型的构件等。“高钢规程”将冷弯试验作为五项基本保证之一。“高钢规程”对高层建筑钢材规定冲击韧性作为五项基本 保证之一。试件采用圆柱体，沿钢板轧制方向的任一端中部截取。 试件拉断后，其断口处横截面面积A1比原横截面面积A0的 缩减百分比值 z ，称为厚度方向(Z方向)

15、的断面收缩率，即00zAA A1 100%“抗震规范”40mm“高钢规程”对厚度等于或大于50mm，并承受沿厚度方 向的拉力作用时，不得小于Z15级。Q235及Q345钢的质量等级和保证项目 (一) Q235钢Q235A钢号的保证项目力学成分保证项目：有屈服点、抗拉强度及伸长率三项。Q235的B、C、D级钢的保证项目 力学成分保证、化学性能保证(二) Q345钢Q345钢是高层建筑钢结构中广泛应用的钢号。 Q345A钢号的保证项目无冲击韧性的要求。连接材料一、焊接材料熔嘴电渣焊是用细直径冷拔无缝钢管外涂药皮制成的 管焊条作为熔嘴，焊丝在管内送进。二、普通螺栓A、B级螺栓的应用与规格有关 A级适

16、用于小规格螺栓，直径dM24，长度l 150mm及l 10d； B 级 适 用 于 大 规 格 螺 栓 ， dM24，长度l150mm及l10d。A、B级螺栓应与类孔匹配应用。 类孔的孔径与螺栓公称直径相等 C级螺栓常与类孔匹配应用。类孔的孔径比螺栓直径大12mm。三、高强度螺栓高强度螺栓的孔径比栓杆直径大1.52.0mm。四、锚栓锚栓宜采用Q235钢及Q345钢等塑性性能较好的钢号， 不宜采用高强度钢材。外露柱脚的锚栓常采用双螺母、以防松动。五、圆柱头焊钉梁、柱构件上常用的圆柱头焊钉直径为16、19及 22mm。“规程”规定为宜选用直径19及22mm，其长度 不应小于4倍直径。“高层民用建筑钢结构技术规程” JGJ99-98“高钢规程”对钢材材质要求的规定(一)钢号的选用 1.宜用的钢号Q235等级B、C、D的碳素结构钢Q345等级B、C、D、E的低合金高强度结构钢 2.不宜采用的钢号Q235A级钢不要求任何冲击试验值，不能用于高层钢结构Q345的A